Η ανασυνδυασμένη ανθρώπινη πρωτεΐνη είναι ανθρώπινη πρωτεΐνη που παράγεται από κλωνοποιημένο DNA. Αυτό δίνει τη δυνατότητα σε έναν επιστήμονα να εκφράσει μεγάλες ποσότητες από αυτό. Μια τέτοια υπερέκφραση ήταν πολύ χρήσιμη για τη σύγχρονη ιατρική, επιτρέποντας την παραγωγή ανθρώπινων φαρμάκων με βάση τις πρωτεΐνες που δεν έχουν άλλη πηγή. Έχει επίσης οδηγήσει σε μεγάλες προόδους στην κατανόηση της λειτουργίας και της βιολογίας των ανθρώπινων πρωτεϊνών.
Ένα παράδειγμα ανασυνδυασμένης ανθρώπινης πρωτεΐνης που δεν έχει άλλη πηγή είναι το αντι-αναιμικό φάρμακο που ονομάζεται ερυθροποιητίνη. Αυτή η ορμόνη ελέγχει την παραγωγή ερυθρών αιμοσφαιρίων. Χρησιμοποιείται για τη θεραπεία της αναιμίας από διάφορες πηγές, συμπεριλαμβανομένης της χρόνιας νεφρικής νόσου και του καρκίνου. Η ερυθροποιητίνη έχει επίσης χρησιμοποιηθεί ως φάρμακο ενίσχυσης της απόδοσης από αθλητές.
Άλλες πρωτεΐνες μπορούν να απομονωθούν φυσικά, αλλά είναι πολύ πιο εύκολο να ληφθούν μεγάλες ποσότητες με πρωτεϊνική έκφραση από κλωνοποιημένο DNA. Ένα παράδειγμα είναι η ανθρώπινη αυξητική ορμόνη, η οποία σήμερα λαμβάνεται για θεραπευτική χρήση με ανασυνδυασμένες τεχνικές. Η παραδοσιακή μέθοδος απομόνωσης από τα πτώματα μερικές φορές είχε ως αποτέλεσμα τη μετάδοση ασθενειών. Η ινσουλίνη είναι ένα άλλο φάρμακο που χρησιμοποιείται ως ανασυνδυασμένη ανθρώπινη πρωτεΐνη. Το μεγαλύτερο μέρος της ινσουλίνης που χρησιμοποιείται από τους ασθενείς λαμβάνεται με αυτόν τον τρόπο.
Η παραγωγή πρωτεΐνης από κλωνοποιημένα γονίδια είναι εφικτή, επειδή τα γονίδια μπορούν να κλωνοποιηθούν σε φορείς έκφρασης. Πρόκειται για εξειδικευμένες μονάδες DNA που έχουν σχεδιαστεί για να παράγουν μεγάλες ποσότητες πρωτεΐνης με τη χρήση εξειδικευμένων υποκινητών. Αυτοί οι προαγωγείς κατευθύνουν την παραγωγή της κλωνοποιημένης γονιδιακής αλληλουχίας. Διατίθενται προσαρμοσμένα κιτ για κλωνοποίηση και έκφραση πρωτεϊνών.
Απαιτούνται εξειδικευμένα κύτταρα ξενιστές για την παραγωγή μιας ανασυνδυασμένης ανθρώπινης πρωτεΐνης. Αυτά μπορεί να είναι βακτηριακά ή κύτταρα ζύμης. Ορισμένες πρωτεΐνες απαιτούν ειδικές τροποποιήσεις, όπως η εισαγωγή σακχάρων, και εκφράζονται σε πιο προηγμένες κυτταρικές σειρές, όπως κυτταρικές σειρές θηλαστικών ή εντόμων.
Για τα βακτηριακά κύτταρα, οι πρωτεΐνες θα βρίσκονται μέσα στα κύτταρα, απαιτώντας εξαγωγή και καθαρισμό πρωτεϊνών για να διαχωριστούν από τις βακτηριακές πρωτεΐνες. Αυτό διευκολύνεται από ειδικές τεχνικές που αποτελούν μέρος της διαδικασίας κλωνοποίησης. Για παράδειγμα, μπορούν να κλωνοποιηθούν εξειδικευμένες θέσεις δέσμευσης που επιτρέπουν στην πρωτεΐνη να δεσμεύεται σε μια μήτρα και να εκλούεται εύκολα. Αυτό μπορεί να εξοικονομήσει χρόνια ανάπτυξης μεθόδων καθαρισμού πρωτεϊνών. Οι ανασυνδυασμένες ανθρώπινες πρωτεΐνες που εκφράζονται σε κυτταρικές σειρές θηλαστικών εκκρίνονται συχνά στα μέσα, διευκολύνοντας την απομόνωση και τον καθαρισμό τους.
Έχοντας τα γονίδια για τις πρωτεΐνες διαθέσιμες ως κλώνοι, δίνει τη δυνατότητα σε έναν επιστήμονα να φτιάξει προσαρμοσμένες πρωτεΐνες, αλλάζοντάς τις ώστε να έχουν τις ιδιότητες που επιθυμεί κάποιος. Για παράδειγμα, κάποια ανασυνδυασμένη ινσουλίνη έχει τροποποιηθεί γενετικά έτσι ώστε να έχει διαφορετικές επιδράσεις στο σώμα. Η ικανότητα αλλαγής αυτών των πρωτεϊνών είναι πολύ χρήσιμη στη βιολογική έρευνα.
Η ικανότητα έκφρασης μιας ανασυνδυασμένης ανθρώπινης πρωτεΐνης έχει φέρει επανάσταση στη βιοϊατρική έρευνα. Όταν ένας επιστήμονας έχει κλωνοποιήσει ένα γονίδιο, μπορεί να το συγκρίνει με μια τεράστια βάση δεδομένων με γνωστές αλληλουχίες γονιδίων. Εάν το γονίδιο έχει μια ακολουθία που είναι πολύ παρόμοια με μια ακολουθία ενός γονιδίου γνωστής λειτουργίας, μπορεί να προβλέψει τη λειτουργία αυτού του γονιδίου. Αυτή η γνώση υποδηλώνει ποια πειράματα πρέπει να πραγματοποιηθούν με το προϊόν του γονιδίου, το οποίο είναι συχνά μια πρωτεΐνη. Μερικές φορές, δεν υπάρχει ομολογία με άλλες αλληλουχίες γονιδίων και ο επιστήμονας δεν έχει ιδέα για τη λειτουργία του γονιδίου.
Η έκφραση του προϊόντος του γονιδίου επιτρέπει σε έναν επιστήμονα να εξετάσει τη λειτουργία του γονιδίου χρησιμοποιώντας βιοχημικές τεχνικές. Αυτό μπορεί να του επιτρέψει να αναγνωρίσει τη λειτουργία του γονιδίου. Επίσης, μπορεί να κάνει πειράματα με το αγγελιοφόρο RNA (mRNA) που παράγεται απευθείας από το γονίδιο και να καθορίσει υπό ποιες συνθήκες και σε ποιους ιστούς εκφράζεται το γονίδιο. Αυτή η γνώση βοηθά να περιοριστεί η εύρεση της λειτουργίας του γονιδίου και να διαπιστωθεί εάν κωδικοποιεί μια πρωτεΐνη.
Εάν ένας επιστήμονας γνωρίζει τη λειτουργία μιας πρωτεΐνης, η υπερέκφραση μπορεί να παράσχει μεγάλες ποσότητες πρωτεΐνης για τη μελέτη των βιοχημικών ιδιοτήτων της. Μπορεί να κάνει στοχευμένες μεταλλάξεις και να δει τι επιπτώσεις έχουν στις ιδιότητες της πρωτεΐνης. Ένας άλλος λόγος για τη λήψη μεγάλων ποσοτήτων πρωτεΐνης είναι η κρυστάλλωση της πρωτεΐνης και η μελέτη της τρισδιάστατης δομής της. Η βιοχημεία πρωτεϊνών μπορεί να είναι δύσκολο να εκτελεστεί σε οποιοδήποτε σύστημα, αλλά ήταν ιδιαίτερα δύσκολο να γίνει με ανθρώπινες πρωτεΐνες πριν από την εμφάνιση ανασυνδυασμένων ανθρώπινων πρωτεϊνών.