Экспрессия белка — это процесс, посредством которого белок вырабатывается из последовательности ДНК и соответствующих ей генов. Белки жизненно важны для всех живых существ, поскольку они выполняют большинство функций организма, таких как обеспечение структуры, проведение химических реакций или транспортировка молекул.
Экспрессия белка включает транскрипцию в РНК-мессенджер (mRNA) с последующей трансляцией в белок на рибосомах. В этой статье мы рассмотрим, как работает экспрессия белка, и некоторые различные типы белков, которые могут экспрессироваться в клетках.
Что такое экспрессия белка
Экспрессия белка — это процесс получения белка для использования при разработке и совершенствовании различных лекарственных средств. Экспрессия белка необходима для производства пептидов, ферментов, антител и гормонов, которые используются в качестве лекарств.
Для этой цели необходима последовательность, кодирующая ген, которая образует полипептидную цепь после транскрипции РНК-полимеразой (TIRF). С помощью бактерий, таких как Escherichia coli, белки могут синтезироваться очень быстро из-за их быстрого роста, что делает их подходящими хозяевами для крупномасштабного производства.
Как работает экспрессия белка
Процесс получения белков осуществляется с использованием технологии рекомбинантной ДНК, которая использует преимущества сегментов плазмид, способных экспрессировать чужеродные гены. Промоторная область в этих плазмидах содержит ТАТА-бокс и операторную последовательность, с которой РНК-полимераза связывается первой, прежде чем начать транскрибировать мРНК гена в белковые цепи.
Существует много других типов промоторов, но, как правило, все они имеют два важных компонента, одним из которых является блок TATA на 25-35 пар оснований выше по течению от сайта начала транскрипции (TSS), в то время как другой компонент обнаруживается на расстоянии от 200 до 900 п.н. ниже по течению от TSS, называемый терминаторным регионом (регионами). Что касается Trichoderma reesei, вы должны знать, что это нитчатый гриб, который естественным образом встречается в почве, гниющей растительности и лесном мусоре.
Различные типы экспрессии белка
Существует три типа экспрессии белка, которые включают прокариотические (которые используются для E. coli), дрожжевые и млекопитающие клетки. Бактерии, такие как Escherichia coli, Bacillus subtilis, могут быть трансформированы с помощью технологии рекомбинантной ДНК для экспрессии белков, которые затем будут очищены с использованием того же метода, что и при химическом синтезе полипептидных цепей, также могут быть синтезированы in vitro после того, как они были выделены из природных источников.
Дрожжи, такие как Saccharomyces cerevisiae, Pichia pastoris, в природе ферментируют сахара в спирт, но теперь эти микроорганизмы служат еще большей цели, чем просто производство этанола, потому что это делает возможным производство различных лекарств, включая инсулин для лечения диабета, гормоны роста человека для лечения карликовости, вакцину против гепатита В и многие другие типы белков.
Клетки млекопитающих являются эукариотическими по своей природе, что делает их наиболее подходящими хозяевами для технологии рекомбинантной ДНК, когда дело доходит до экспрессии белка, потому что эти типы клеток могут экспрессировать большое количество специфических белков, которые будут использоваться в качестве лекарств, таких как моноклональные антитела (например, Ритуксан), который является препаратом, назначаемым для лечения лимфом, таких как неходжкинская лимфома и хронический лимфоцитарный лейкоз.
Преимущества экспрессии белка
Преимущество экспрессии белка заключается в том, что это позволяет ученым тестировать их в различных условиях или окружении или даже с другими белками, чтобы увидеть, как они будут реагировать при определенных обстоятельствах.
Это может помочь определить, имеет ли функция изучаемой молекулы целенаправленное значение в физиологии организма, развитии, гомеостазе и т.д., Которое, возможно, ранее не осознавалось.
Приложения для экспрессии белка в будущем
Одним из применений в будущем может стать создание белка, который может связываться с другой молекулой и препятствовать тому, чтобы она выполняла свою работу.
Например, если на поверхности иммунной клетки есть рецептор, который обычно связывается с чем-то вредным, таким как бактерии или раковые клетки, вы могли бы добавить свой специально разработанный белок с помощью инструментов редактирования генов, называемых CRISPR Cas-nospheres (CRISPR), а затем использовать методы флуоресцентной визуализации, такие как FRET-микроскопия, чтобы увидеть, насколько эффективно это блокирует рецепторы и предотвращает их активацию партнером по связыванию.
Что может произойти, если вы не получаете достаточного количества белка
Если вы не получаете достаточного количества белка, это может вызвать его дефицит в вашем организме, что может привести к проблемам с иммунитетом, болезням сердца, остеопорозу и раку. Лучший способ избежать этого — придерживаться сбалансированной диеты, состоящей из мяса, рыбы, молочных продуктов и белков растительного происхождения, которые являются отличными источниками незаменимых аминокислот, необходимых для наращивания мышечной ткани.
Для достижения отличного здоровья требуется нечто большее, чем просто прием добавок кальция или витамина D. От вас и вашего врача требуются усилия, направленные на предотвращение заболевания до его возникновения, а не на лечение симптомов после их появления. Ваш врач должен быть в курсе любых новых исследований, связанных с рекомендациями по питанию, чтобы он / она точно знал, что необходимо изменить, основываясь на последних открытиях о вашем личном здоровье.
Вы также должны быть в курсе того, что рекомендует ваш врач и почему он / она считает, что эти изменения принесут вам наибольшую пользу, чтобы это могло помочь вам получить более информированное представление о том, как поддерживать хорошее общее состояние здоровья. Возможно, вам придется пойти на некоторые жертвы или потратить дополнительное время на приготовление блюд на кухне, но всегда учитывайте долгосрочные преимущества поддержания здоровья сердца, а не сосредотачивайтесь исключительно на кратковременном дискомфорте ради неопределенного результата в будущем.
Лучшие источники белка
Лучшими источниками белка являются мясо, такое как курица, индейка и яйца. Рыба также является отличным источником омега-трех жирных кислот, которые необходимы организму для поддержания здоровых клеточных мембран для оптимального функционирования клеток.
Другие полезные источники включают орехи, семена и бобовые, такие как чечевица или фасоль, потому что они содержат как белки, так и сложные углеводы (клетчатку), которые предотвращают повышение уровня сахара в крови после их употребления, что облегчает контроль за своим весом и уровнем энергии в течение дня, не позволяя слишком быстро утомляться от еды.
В наши дни мы не можем доверять даже нашим высокопоставленным чиновникам здравоохранения, когда они говорят нам, какие продукты нам следует употреблять чаще, а какие нет! Они меняют свое мнение о рекомендациях по питанию каждые несколько лет, поэтому вам нужно самим стать экспертом, исследуя как можно больше о том, какие продукты наиболее полезны для вашего личного здоровья.
Иногда вы должны быть готовы пойти против правил, когда дело доходит до рекомендаций по питанию, потому что существует так много противоречивой информации, но если вы проведете достаточное количество исследований в авторитетных онлайн-источниках, заведете привычку читать книги заслуживающих доверия авторов в этой области, вы сможете избежать опасного дефицита витаминов или минералов, который может привести к нездоровью в дальнейшей жизни.
Экспрессия белка — это естественный процесс, который осуществляют все живые организмы для поддержания своей жизнедеятельности. Это важно для развития наших клеток, тканей и иммунной системы. Если вы не получаете достаточного количества белка в своем рационе или если происходит что-то, что влияет на то, как ваш организм его перерабатывает, то это может привести к проблемам со здоровьем, таким как потеря веса, усталость, анемия, боли в костях и т.д. Понимание большего о том, как работает белок, поможет убедиться в том, что он приносит максимальную пользу здоровью вашего организма в долгосрочной перспективе!