Ein rekombinantes Protein ist jedes Protein, das aus rekombinanter Desoxyribonukleinsäure (DNA) hergestellt wird. Die DNA enthält alle genetischen Informationen eines Organismus und gibt diese Informationen durch Proteinexpression weiter. Rekombinante DNA ist eine Art von DNA, die manipuliert wurde, um die DNA eines anderen Organismus einzuschließen. Wenn die neue DNA transkribiert und translatiert wird, um ein Protein herzustellen, ist das Ergebnis ein rekombinantes Protein.
Proteine sind Bausteine des Lebens. Jedes Merkmal eines Menschen – wie Haarfarbe, Augenfarbe und sogar Körpergröße – wird durch die Proteinproduktion bestimmt. Viele Körperfunktionen sind auch das Ergebnis der Proteinproduktion. Dazu gehören die Insulinproduktion und die Funktion des Immunsystems. Genetische Defekte beim Menschen können manchmal durch die Herstellung rekombinanter Proteine in einem Labor behandelt werden, das diese Erkrankungen behandeln kann.
Wenn der Wirt der rekombinanten DNA ein Organismus ist, der sich schnell reproduziert, wie beispielsweise Bakterien, können Massenmengen des rekombinanten Proteins produziert werden. Diese als Amplifikation bezeichnete Technik wird häufig bei Klonierungs- und Gentherapieprozessen verwendet. Andere Wirte umfassen Hefe, Pilze und sogar Säugerzellen. Der erforderliche Wirtstyp hängt von den beabsichtigten Verwendungen und der benötigten Menge an rekombinantem Protein ab.
Nachdem der Wirt ausgewählt wurde, kann ein Vektor bestimmt werden. Ein Vektor ist ein Vehikel, das verwendet wird, um die Ziel-DNA in die Wirts-DNA einzufügen. Vektoren sind im Allgemeinen eine modifizierte Version eines Virus oder eines Bakteriums.
Einige Vektoren sind speziell gestaltete DNA-Stücke, die an eine nicht-kodierende Region angehängt sind. Diese Vektortypen werden im Allgemeinen für Fusionsproteine verwendet. Fusionsproteine werden aus DNA-Stücken hergestellt, die normalerweise nicht verbunden sind. Sie werden zur einfacheren Transfektion in denselben Vektor platziert.
Alle Vektoren haben ein oder mehrere verschiedene Tags. Diese Tags werden zur Erkennung während eines Reinigungsschrittes im rekombinanten Proteinproduktionsprozess verwendet. Wenn eine Lösung mit Vektoren über eine spezielle Säule gegossen wird, bleiben die Tags an verschiedenen Stellen an der Säule haften und können von anderen Teilen der DNA getrennt werden. Dadurch wird sichergestellt, dass die richtige DNA und Vektoren in den Wirt eingefügt werden.
Nach der Transfektion des Wirts kann er sich dann teilen und mit der Produktion des gewünschten rekombinanten Proteins beginnen. Diese Wirtszellen können in einer Laborumgebung kultiviert werden, und das Protein kann bei seiner Herstellung gesammelt werden. Diese Proteine werden dann zur Verwendung bei Menschen oder anderen Säugetieren gereinigt. Bakterielle Wirte produzieren oft nicht alle Teile des menschlichen Proteins. Diese Proteine können nach der Reinigung im Labor modifiziert werden.