La expresión de proteínas recombinantes es la fabricación de una proteína derivada de ADN recombinante. Es una técnica común en biología molecular y en la producción farmacéutica de reemplazos hormonales. El ADN recombinante es una porción específica de un gen diseñado para expresar un solo producto dentro de una célula huésped, guiado por factores químicos especiales para que la proteína correcta se exprese en grandes cantidades. Muchas hormonas y enzimas que históricamente se obtuvieron de fuentes animales ahora se sintetizan mediante la expresión de proteínas recombinantes, luego se recolectan y refinan a partir de las células huésped.
Para expresar proteínas recombinantes, se deben introducir secuencias de ADN cuidadosamente seleccionadas en el genoma de un huésped. Tomar partes del código genético de un organismo y colocarlas en los núcleos celulares de otro es una forma de clonación. Esto se realiza mediante la inserción de una secuencia de ADN recombinante que codifica la proteína deseada en el núcleo, que inicia la expresión del gen transcribiéndolo en ARN. Las proteínas recombinantes se ensamblan cuando fragmentos de ARNm que llevan información del ADN migran a los ribosomas desde el núcleo de la célula y allí inician la producción de una proteína de acuerdo con una plantilla específica.
Las células hospedadoras producirán cantidades insuficientes de una proteína recombinante a menos que el ADN se introduzca con vectores apropiados para que la información genética correcta se exprese en cantidad suficiente. Los factores de expresión de proteínas son las señales moleculares que deben acompañar al ADN recombinante cuando se inserta en las células huésped para garantizar que la proteína diana se sobreexprese. Esta es la única forma en que la expresión de proteínas recombinantes puede producir suficiente sustancia para uso farmacéutico o de laboratorio.
El ensamblaje de la proteína ribosómica no completa el proceso de expresión de la proteína porque durante la recolección el contenido de las células bacterianas o de levadura se mezcla con el producto final. Las proteínas recombinantes expresadas deben purificarse separándolas de los trozos de partes celulares destruidas. A veces, una etiqueta molecular etiqueta la proteína para que pueda unirse a una sustancia metálica o de otro tipo y aislarse de los desechos. Existen diferentes técnicas, dependiendo de factores como el tamaño de la proteína y la complejidad de la célula huésped.
La expresión de proteínas recombinantes humanas tiene amplias aplicaciones comerciales y médicas. Muchas hormonas, anticuerpos y enzimas se extrajeron anteriormente de tejido animal o de cadáver, pero ahora se producen sintéticamente utilizando tecnología de ADN recombinante. Dos ejemplos especialmente importantes son la hormona del crecimiento humana y la insulina. Muchas terapias de reemplazo hormonal se basan en proteínas sintéticas, al igual que varios ensayos utilizados por biólogos moleculares y celulares en sus laboratorios. En muchos casos, las bacterias se utilizan como células huésped para productos simples, mientras que la expresión de proteínas recombinantes más complejas, especialmente de genes de animales, puede realizarse en hongos y levaduras.