เนื่องจากหน้าที่ที่สำคัญ โปรตีนจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านโภชนาการ การแพทย์ และอุตสาหกรรม ในบทนี้ เราจะเรียนรู้เกี่ยวกับปริมาณโปรตีนที่จำเพาะสร้างได้มากเพียงใด
เมื่อจบบทเรียนนี้ คุณจะรู้เกี่ยวกับ
เทคโนโลยีรีคอมบิแนนท์ DNA เป็นวิธีที่สำคัญในการสร้างโปรตีนจำเพาะจำนวนมาก มันเกี่ยวข้องกับการใช้การรวมตัวใหม่ทางพันธุกรรมเพื่อรวบรวมสารพันธุกรรมจากแหล่งต่าง ๆ และสร้างลำดับ DNA ที่ไม่พบตามธรรมชาติในจีโนม โปรตีนที่ผลิตด้วยเทคโนโลยีรีคอมบิแนนท์ DNA คือ R e combinant Proteins
Recombinant DNA (rDNA) เป็นสาย DNA ที่เกิดขึ้นจากการรวมกันของลำดับ DNA สองลำดับขึ้นไป การรวมตัวใหม่ของยีนเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ แต่เมื่อมันถูกจัดการโดยเทียม จะเรียกว่าเทคโนโลยีดีเอ็นเอลูกผสม ด้วยการใช้เทคโนโลยี rDNA นักวิทยาศาสตร์สามารถสร้างลำดับดีเอ็นเอใหม่ซึ่งจะไม่มีอยู่ตามธรรมชาติภายใต้สถานการณ์ปกติและสภาวะแวดล้อม
DNA ลูกผสมที่เป็นผลลัพธ์ประกอบด้วยพลาสมิดซึ่งยีนของโปรตีนเป้าหมายถูกโคลน เมื่อพลาสมิดถูกนำเข้าสู่ระบบการแสดงออกของโฮสต์ เส้นทางการสังเคราะห์โปรตีนของโฮสต์จะส่งผลให้เกิดการแสดงออกของโปรตีนที่เลือก - โปรตีนที่เรียกว่ารีคอมบิแนนท์ ซึ่งให้โปรตีนในปริมาณมากสำหรับการวิจัย การวินิจฉัย หรือแม้แต่การใช้ในการรักษา
การแยกโปรตีนออกจากแหล่งธรรมชาติเพียงอย่างเดียวไม่สามารถตอบสนองความต้องการโปรตีนที่เพิ่มขึ้นได้ เทคโนโลยี recombinant DNA เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการรับโปรตีนจำนวนมาก
มีโปรตีนรีคอมบิแนนท์หลายชนิดที่สามารถนำไปใช้ในการพัฒนายาหรือการวิจัยได้ ปัจจัยเหล่านี้ได้แก่ – คีโมไคน์ อินเตอร์เฟอรอน ปัจจัยกระตุ้นอาณานิคม และปัจจัยการเจริญเติบโต
โปรตีนลูกผสมถูกใช้เพื่อพัฒนาการรักษาในปัจจุบัน เช่น อินซูลินของมนุษย์ ยาโปรตีนรีคอมบิแนนท์ที่ได้รับการอนุมัติเมื่อเร็วๆ นี้ ใช้เพื่อรักษาอาการต่างๆ มากมาย เช่น มะเร็ง โรคภูมิต้านตนเอง และความผิดปกติทางพันธุกรรม
ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอย่างมากทำให้สามารถแสดงออกและแยกโปรตีนลูกผสมในปริมาณมากได้ ปริมาณโปรตีนที่จำเป็นสำหรับการใช้งานในปริมาณมาก เช่น การผลิตเอนไซม์ แอนติบอดี หรือวัคซีนนั้นสูงมาก สิ่งนี้ต้องการให้ระบบที่แสดงโปรตีนนั้นง่ายต่อการเพาะเลี้ยงและบำรุงรักษา เติบโตอย่างรวดเร็ว และผลิตโปรตีนจำนวนมาก ข้อกำหนดเหล่านี้นำไปสู่การค้นพบระบบการแสดงออกของโปรตีน
ระบบการแสดงออกของโปรตีนประเภทต่างๆ ได้แก่ ระบบแบคทีเรีย ยีสต์ แมลง หรือสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม
เทคโนโลยีดีเอ็นเอลูกผสมเกี่ยวข้องกับการถ่ายโอน DNA จากต่างประเทศไปเป็นองค์ประกอบทางพันธุกรรมที่จำลองตัวเองของสิ่งมีชีวิต ซึ่งในที่สุดจะนำไปสู่การขยายของ DNA ต่างประเทศ
ปัจจุบันมีสามวิธีหลักในการสร้างดีเอ็นเอลูกผสม:
1. การแปลงร่าง – ชิ้นส่วน DNA แปลกปลอมถูกตัดและสอดเข้าไปในเวกเตอร์ ซึ่งมักจะเป็นพลาสมิด ต่อมา เวคเตอร์ที่เป็นผลลัพธ์จะถูกใส่เข้าไปในเซลล์เจ้าบ้าน เช่น แบคทีเรีย E.coli ซึ่งแสดงชิ้นส่วนดีเอ็นเอแปลกปลอม กระบวนการของเซลล์แบคทีเรียที่รับ DNA ต่างประเทศเรียกว่าการเปลี่ยนแปลง
2. การเปลี่ยนแปลงที่ไม่ใช่แบคทีเรีย – ไม่ใช้แบคทีเรียเป็นเซลล์เจ้าบ้าน ตัวอย่างหนึ่งคือ DNA microinjection ซึ่ง DNA แปลกปลอมถูกฉีดเข้าไปในนิวเคลียสของเซลล์ผู้รับโดยตรง ชีวเคมีเป็นวิธีการที่ใช้ไมโครโพรเจกไทล์ ความเร็วสูงเพื่อช่วยทิ้งระเบิด DNA แปลกปลอมเข้าไปในเซลล์ผู้รับ
3. การแนะนำ ฟาจ – ในการแนะนำฟาจ ฟาจถูกใช้เพื่อถ่ายโอน DNA แปลกปลอมไปยังเซลล์เจ้าบ้าน และในที่สุด phage DNA ที่มี DNA แปลกปลอมจะถูกแทรกเข้าไปในจีโนมของเซลล์เจ้าบ้าน
เทคโนโลยี Recombinant DNA ช่วยให้สามารถจัดการคุณสมบัติของโปรตีนที่สนใจได้ ในลักษณะเหล่านี้ เทคโนโลยีดีเอ็นเอลูกผสมและโปรตีนลูกผสมมีประโยชน์ อย่างไรก็ตาม มีความกังวลบางประการเกี่ยวกับความปลอดภัยและจริยธรรมของการใช้เทคโนโลยีดีเอ็นเอลูกผสม
