Synteza ludzkiej insuliny za pomocą technologii rekombinowanego DNA

Obecnie do leczenia zaburzeń metabolicznych związanych z brakiem niektórych białek w organizmie człowieka wykorzystuje się substancje produkowane przez organizmy transgeniczne.

 

Obecnie do leczenia zaburzeń metabolicznych związanych z brakiem niektórych białek w organizmie człowieka wykorzystuje się substancje produkowane przez organizmy transgeniczne działające jako bio fabryki.

Jednym z takich zaburzeń metabolicznych jest cukrzyca typu I , spowodowana jest brakiem insuliny  a leczona wyłącznie za pomocą zastrzyków insulinowych.

Przed rozwinięciem się inżynierii genetycznej , insulina pozyskiwana była z  tkanek trzustki świni lub była - owa metoda była dość kosztowna a otrzymywana w ten spósb insulina miała wiele skutków ubocznych.

Od lat 80 XX wieku insulina produkowana jest masowo za pomocą genetycznie modyfikowanej bakterii Escherichia coli i drożdży Saccharomyces cerevisiea.

 

SYNTEZA LUDZKIEJ INSULINY ZA POMOCĄ TECHNOLOGII REKOMBINOWANEGO DNA:

1) Identyfikacja i synteza ludzkiego genu i wprowadzenie do do plazmidu.

11704cc144e29b2155d9a887e43b595f.jpg

 

Schemat przedstawiony wyżej przedstawia dwie sekwencje nukleotydowe, jedna dla łańcucha A a druga dla łańcucha . Oba plazmidy są na tyle małe że bez problemu można je wstawić do plazmidu bakteryjnego.

Sama insulina jest stosunkowo małym prostym białkiem składającym się z 51 aminokwasów , ułożonych w dwóch łańcuchach polipeptydowych (A i B ) połączonych mostkami dwu siarczkowymi.

Sekwencja nukleotydowa genu kodująca ludzką insulinę została określona na podstawie sekwencji aminokwasów.

Pierwszym krokiem jest chemiczna synteza łańcucha DNA zwierającego sekwencje nukleotydów  łańcuchów A i B insuliny.

Kolejnym krokiem jest wstawienie oddzielnie za pomocą enzymów restrykcyjnych i ligazy DNA syntetycznych sekwencji nukleotydów A i , do przenoszonego na plazmidzie bakteryjnym genu kodującego enzym bakteryjny o nazwie beta-galaktozydaza(enzym kontroluje transkrypcje genów)

 

2) Wstawienie plazmidu do komórki bakteryjnej.

.256196cc458fe2ba17687c5166735afd.jpg

Synteza ludzkiej insuliny wymaga milionów  kopii bakterii ,których plazmid został połączony z genem kodującym insulinę

Gen insuliny podlega ekspresji, jako ze replikuje się on z beta-galaktozydazą w komórce w trakcie mitozy.

 

3) Uaktywnienie białka

Utworzone białko składa się z beta-galaktozydazy połączonej łańcuchem A lub B. Łańcuchy A i B są oddzielane od fragmentu beta-galaktozydazy i oczyszczane. Oba łańcuchy są następnie mieszane w reakcji w której dochodzi do wytworzenia mostków dwu siarczkowych  i powstania ludzkiego białka - insuliny 

 

e7b9db2b665ab6fac24104ae7796e0f7.jpg

BIAŁKA LUDZKIE WYTWARZANE ZA POMOCĄ INŻYNIERII GENETYCZNEJ:

  • Erytropoetyna
  • Ludzki hormon wzrostu
  • Interferon
  • Czynnik VIII


 

Licencja: Creative Commons - użycie niekomercyjne