Proteinele sunt calul de bătaie în sistemele biologice care facilitează majoritatea proceselor biologice dintr-o celulă, inclusiv expresia genelor, creșterea celulară, proliferarea, absorbția nutrienților, comunicarea intercelulară și apoptoza. Schița pentru sinteza proteinelor este stocată în ADN, care servește drept șablon pentru procesele de transcripție extrem de reglementate pentru a produce ARN mesager (ARNm). Mesajul codificat de ARNm este apoi tradus în secvențe definite de aminoacizi care formează o proteină. Proteinele sunt sintetizate într-un proces similar în două etape la toate organismele – ADN-ul este mai întâi transcris în ARN, apoi ARN-ul este tradus în proteină.

Ce sunt proteinele recombinante?

Proteinele recombinante sunt proteine codificate de ADN recombinant care a fost clonat într-un vector de expresie care susține expresia genei și traducerea ARN-ului mesager. Modificarea genei prin tehnologia ADN recombinant poate duce la exprimarea unei proteine mutante. Proteina recombinantă este o formă manipulată de proteină nativă, care este generată în diverse moduri pentru a crește producția de proteine, pentru a modifica secvențele de gene și pentru a fabrica produse comerciale utile.

Cum se obțin proteinele recombinate?

Producția de proteine recombinate începe la nivel genetic, unde secvența codantă pentru proteina de interes este mai întâi izolată și clonată într-un vector plasmidic de expresie. Majoritatea proteinelor recombinate destinate utilizării terapeutice provin de la oameni, dar sunt exprimate în microorganisme, cum ar fi bacteriile, drojdia sau celulele animale în cultură. Genele umane sunt foarte complexe, conținând adesea secvențe de ADN necodificatoare cunoscute sub numele de introni. Prin urmare, o versiune fără introni a genei este adesea realizată prin conversia ARNm în ADNc. Deoarece ADNc este lipsit de regiuni de reglare, vectorii de expresie furnizează un promotor, un situs de legare a ribozomului și secvențe terminatoare. Producția de proteine recombinate în scopuri de cercetare este determinată în principal de rentabilitatea, simplitatea și rapiditatea procesului, împreună cu randamentele adecvate ale produsului. Proteinele co-exprimate în bacterii nu ar poseda modificări post-translaționale, de exemplu, fosforilarea sau glicozilarea; pentru aceasta sunt necesare sisteme de expresie eucariote.
Multe proteine recombinante necesită modificări proteice, cum ar fi glicozilarea, care sunt disponibile numai în celulele eucariote. Drojdia, celulele de insecte și sistemele de cultură de celule de mamifere oferă astfel de modificări post-translație. În ultimul deceniu, au fost dezvoltate protocoale eficiente de transfecție tranzitorie. Liniile celulare derivate din HEK293 sunt utilizate pentru producția tranzitorie de proteine. În prezent, majoritatea proteinelor terapeutice recombinate sunt produse în celule de mamifere, deoarece celulele de mamifere sunt capabile să producă proteine de înaltă calitate similare celor naturale. În plus, multe proteine terapeutice recombinate aprobate sunt generate în E.coli datorită geneticii sale bine caracterizate, creșterii rapide și producției cu randament ridicat.

Cercetarea biomedicală pentru a înțelege sănătatea și boala

Proteinele recombinate sunt instrumente utile în înțelegerea interacțiunilor proteină-proteină. Interacțiunile proteice sunt caracterizate în mod fundamental ca fiind stabile sau tranzitorii și joacă un rol important în procesele celulare. Recent, microrețelele RP pentru examinarea interacțiunilor proteină-proteină au devenit populare. Pentru această abordare, cercetătorii însămânțează o lamelă cu numeroase proteine imobilizate, pe care le tratează apoi cu o varietate de molecule pentru a examina modul în care cei doi agenți interacționează între ei. Cu ajutorul acestui sistem, oamenii de știință au studiat interacțiunile proteinelor cu alte proteine sau peptide, enzime, molecule mici, lipide și acizi nucleici. Acest lucru permite un randament mult mai mare atunci când vine vorba de studierea interacțiunilor proteină-proteină.
Proteinele recombinate și-au dovedit performanța în mai multe tehnici de laborator, cum ar fi ELISA, western blot și imunohistochimia (IHC). Proteinele recombinante sunt utilizate pentru a dezvolta teste enzimatice. Atunci când sunt utilizate împreună cu o pereche de anticorpi potriviți, proteinele recombinante pot fi folosite ca standarde în ELISA și ca martori pozitivi în Western Blot și IHC. Proteinele recombinante servesc ca instrumente valoroase pentru investigarea răspunsului celular la stres și la situații de boală. Proteinele și peptidele recombinate administrate la modele animale de boală ajută cercetătorii să identifice noi candidați terapeutici potențiali.

Proteine recombinate pentru bioterapie

Majoritatea bolilor umane sunt legate sistemic sau parțial de disfuncții ale unor proteine specifice. Proteinele terapeutice oferă terapii importante pentru o varietate de boli, cum ar fi diabetul, cancerul, bolile infecțioase, hemofilia și anemia. Proteinele terapeutice comune includ anticorpi, proteine de fuziune Fc, hormoni, interleukine, enzime și anticoagulante. Proteinele umane obținute prin inginerie genetică joacă un rol cheie pe piața medicamentelor terapeutice. Unul dintre numeroasele vaccinuri RP aprobate de FDA este vaccinul împotriva hepatitei B pentru prevenirea infecției cauzate de toate subtipurile cunoscute ale virusului hepatitei B.
Prima proteină recombinantă utilizată în tratament a fost insulina umană recombinantă în 1982, iar de atunci industria RP a crescut rapid. Până în prezent, peste 130 de RP au fost aprobate de către FDA din SUA pentru utilizare clinică. Cu toate acestea, peste 170 de RP sunt produse și utilizate în medicină în întreaga lume. Insulina umană recombinantă a fost un exemplu foarte timpuriu de utilizare a biotehnologiei în dezvoltarea medicamentelor. Proteinele recombinate sunt medicamente puternice, care nu prezintă efecte secundare în afara țintei și a căror dezvoltare durează mai puțin decât cea a moleculelor mici. Toate marile companii farmaceutice dezvoltă acum RP ca medicamente și, astfel, este o industrie de mai multe miliarde de dolari.

Proteinele recombinante utilizate în clinică includ hormoni recombinanți, interferoni, interleukine, factori de creștere, factori de necroză tumorală, factori de coagulare a sângelui, medicamente trombolitice și enzime pentru tratarea unor boli majore, cum ar fi diabetul, nanismul, infarctul miocardic, insuficiența cardiacă congestivă, apoplexia cerebrală, scleroza multiplă, neutropenia, trombocitopenia, anemia, hepatita, artrita reumatoidă, astmul, boala Crohn și terapiile pentru cancere. Susținută de numeroase citări revizuite de colegi, Enzo oferă o gamă extinsă de proteine recombinante și native pentru o varietate de domenii de cercetare. Proteinele noastre sunt validate în teste funcționale specifice și sunt fabricate în conformitate cu cele mai înalte standarde de calitate.

Proteinele recombinate sunt utilizate în producția de alimente, în agricultură și în bioinginerie. De exemplu, în industria de creștere a animalelor, enzimele pot fi adăugate la hrana pentru animale pentru a crește valoarea nutritivă a ingredientelor furajere, pentru a reduce costurile de gestionare a furajelor și a deșeurilor, pentru a susține sănătatea intestinală a animalelor, pentru a spori performanța animalelor și pentru a îmbunătăți mediul înconjurător. În plus, bacteriile lactice (LAB) au fost utilizate de mult timp pentru producerea de alimente fermentate. Recent, LAB a fost modificată pentru exprimarea proteinelor recombinante, care vor avea o gamă largă de aplicații, cum ar fi îmbunătățirea digestiei și a nutriției umane/animale.
Progresele din domeniul biotehnologiei au crescut și au facilitat producția de proteine recombinante pentru diverse aplicații. Importanța RP a crescut rapid pentru cercetarea de bază în domeniul științelor vieții, reactivi de diagnosticare și medicamente terapeutice. Rolul lor în biotehnologie este de neînlocuit. De asemenea, așteptăm cu nerăbdare să vedem mai multe progrese în tratamentul diferitelor boli cu ajutorul proteinelor recombinante. Catalogul Enzo de proteine native și recombinante citate pe scară largă și temeinic validate va contribui la accelerarea acestei cercetări. Experiența noastră de zeci de ani în proiectarea și fabricarea enzimelor active și a kiturilor de descoperire a medicamentelor oferă instrumente pentru depistarea inhibitorilor de enzime specifice și identificarea unei potențiale ținte terapeutice. Vă rugăm să contactați echipa noastră de asistență tehnică pentru asistență suplimentară.