La production de protéines recombinantes est l’expression de protéines qui ont été produites par des techniques d’ADN recombinant. Ce procédé permet de fabriquer ces substances en grande quantité. Une telle production de masse est réalisée à la fois pour l’étude en laboratoire et pour la production industrielle.
Cette technique est souvent utilisée pour produire de l’hormone de croissance humaine et de l’insuline. L’obtention d’hormone de croissance humaine par la production de protéines recombinantes est une énorme amélioration par rapport à son obtention à partir de cadavres, car la présence de protéines obtenues à partir de cadavres a parfois entraîné la transmission de maladies. La fabrication de l’insuline de cette manière est également bénéfique car elle a permis de fabriquer des variantes d’insuline qui ont différentes actions pharmacologiques dans le corps.
Les protéines sont des chaînes d’acides aminés, codées par l’ADN. Les gènes qui codent pour ces protéines sont placés dans des vecteurs spéciaux, ou unités d’ADN. Des vecteurs sont choisis qui produiront de grandes quantités de la protéine désirée. C’est ce qu’on appelle la surexpression.
La surexpression se fait dans des cellules hôtes spéciales. Parfois, les hôtes sont des bactéries ou des levures. Dans les cas où les protéines proviennent de mammifères, les hôtes sont fréquemment des lignées cellulaires d’insectes ou de mammifères. Un grand nombre de kits sont disponibles dans le commerce pour faciliter à la fois le clonage du gène et la production ultérieure de protéines recombinantes.
Ces kits ont des vecteurs spéciaux appelés vecteurs d’expression qui ont un promoteur spécial pour produire de grandes quantités de protéines. Un promoteur est la section d’ADN qui entraîne la production de la séquence génétique qui le suit. Fréquemment, ces vecteurs d’expression peuvent être désactivés et sont inductibles. Surtout avec les hôtes bactériens, produire trop de protéines à la fois peut être toxique, inhibant la croissance des bactéries.
Il existe plusieurs manières d’induire l’expression. Dans les deux cas, les bactéries sont cultivées jusqu’à une certaine densité. Ensuite, soit un composé est ajouté pour l’induction, soit la température est déplacée vers une température à laquelle le promoteur est actif.
Pour faciliter la purification des protéines des bactéries, le clonage est souvent effectué de manière à ce qu’il y ait une étiquette sur la protéine qui se liera à une matrice. Cela sépare la protéine des débris cellulaires. Par exemple, une étiquette de molécules d’histidine sur la protéine se liera à une colonne de nickel. Une fois la protéine liée, le marqueur est clivé, laissant une protéine pure qui peut ensuite être éluée de la colonne. Cela peut prendre des années pour purifier une protéine en utilisant des méthodes traditionnelles.
Un facteur supplémentaire à considérer est de savoir si la protéine nécessite une modification après sa production initiale. C’est souvent le cas pour les protéines de mammifères. Les bactéries ne modifient souvent pas correctement ces protéines, de sorte que la surexpression de ces protéines plus avancées est souvent réalisée dans des cellules d’insectes ou de mammifères. Un certain nombre de sociétés de biotechnologie se spécialisent dans la production de protéines recombinantes.