Die Produktion von rekombinanten menschlichen Wachstumshormonen durch rekombinante DNA-Technologie

Die Produktion von rekombinanten menschlichen Wachstumshormonen durch rekombinante DNA-Technologie

Von der Hypophyse produziert, ist das menschliche Wachstumshormon (HGH) für das richtige Wachstum bei Kindern von wesentlicher Bedeutung. Einige Kinder haben jedoch Störungen, die zu einem verminderten HGH-Spiegel führen. Wenn Kinder ohne Behandlung gehen, reifen sie als ungewöhnlich kurze Erwachsene. Dieser Zustand wird durch Verabreichung von HGH behandelt, das heute unter Verwendung rekombinanter DNA-Technologie (rDNA) hergestellt wird.

Rekombinante DNA

Wissenschaftler verwenden die rDNA-Technologie, eine Gruppe von Techniken, die Gene (bestimmte DNA-Stücke) isolieren, sie an andere DNA-Stücke binden und das neu kombinierte genetische Material an andere Spezies wie Bakterien übertragen. Die rDNA-Technologie, manchmal auch als Gentechnologie bezeichnet, ist eine relativ neue Erfindung, die bis in die 1970er Jahre zurückreicht. Insulin war das erste Protein, das mit rDNA-Methoden hergestellt wurde.

Hypophyse

HGH ist ein Protein, und wie alle Proteine ​​besteht es aus einer Kette von Aminosäure-Untereinheiten. (Im Fall von HGH ist das Protein ungefähr 190 Aminosäuren lang.) Vor der Erfindung der rDNA-Technologie konnte HGH nur mühsam hergestellt werden, indem es von Hirnanhangdrüsengewebe, das von menschlichen Kadavern stammt, isoliert wurde.

Dieser Prozess war ineffizient, teuer und manchmal unsicher. Zum Beispiel enthielt das resultierende HGH-Produkt gelegentlich Verunreinigungen aus Kadavergeweben. Selten entwickelten Patienten, denen HGH aus Leichen injiziert wurde, die Creutzfeld-Jakob-Krankheit, eine sehr ernste menschliche Version der Rinderwahnsinn-Krankheit. Die Infektion wird durch Proteine ​​namens Prionen verursacht. Durch den Verzicht auf menschliches Gewebe vermeidet die rDNA-Technologie diese und andere potentielle Kontaminationsprobleme.

Isolierung

Gene wie die für HGH enthalten codierte Anweisungen für die Proteinproduktion. Innerhalb von Zellen wird diese Information zuerst von der DNA, die für eine Langzeitspeicherung von Informationen sorgt, zu einem Messenger-RNA (mRNA) -Molekül umcodiert, das spezifische Anweisungen für die HGH-Proteinproduktion liefert.

Die Wissenschaftler beginnen damit, Hypophysengewebe zu entnehmen und die vom HGH-Gen kodierte mRNA zu isolieren. Als nächstes verwendeten sie die mRNA als Matrize, um komplementäre DNA (cDNA) zu erzeugen. Diese DNA enthält die codierten Anweisungen zur Herstellung des HGH-Proteins.

Transfer und Produktion

Nachdem Wissenschaftler die cDNA erstellt haben, fügen sie sie einem Plasmid, einer kleinen DNA-Schleife, die aus einer Bakterienzelle entnommen wurde, hinzu. Als nächstes fügen sie das Plasmid in Bakterien ein. Wenn die Bakterien in Kultur gezüchtet werden, verwenden die Zellen das übertragene HGH-Gen, um HGH viel schneller und mit weniger Aufwand herzustellen und zu isolieren, als es mit menschlichem Hypophysengewebe möglich war. Und da das Protein von Bakterien produziert wird, ist eine Kontamination durch Bestandteile von Leichengewebe nicht möglich.

Die Produktion von rekombinanten menschlichen Wachstumshormonen durch rekombinante DNA-Technologie

FAQ - 💬

❓ Was ist der Unterschied zwischen Gentechnik und rekombinanter DNA?

👉 Methoden der Gentechnik haben das Ziel, Erbgut zu untersuchen, zu vervielfältigen oder zu verändern. Die Herstellung von rekombinanter DNA ist ein Teilprozess zur Veränderung von Erbgut. In der Gentechnik wird Erbgut ( DNA) verändert. Genetisches Material ( DNA beziehungsweise Gene) wird neu angeordnet und verknüpft (rekombiniert).

❓ Was versteht man unter Rekombination?

👉 Durch die Neuanordnung (Rekombination) wird die genetische Information verändert. Wie in den meisten gentechnologischen Methoden werden zur Herstellung von rekombinanter DNA unterschiedliche gentechnische Werkzeuge benötigt.

❓ Was ist der Unterschied zwischen rekombinanten und transgenen Proteinen?

👉 Die folgende Überexpression des rekombinanten Proteins erlaubt höhere Ausbeuten, als sie im Ursprungsorganismus vorkommen. Selektionsmarker im Vektor ermöglichen das selektive Heranwachsen nur der transgenen Organismen, während Organismen, die nicht den Vektor mit Transgen tragen, nicht heranwachsen können.

❓ Was ist ein synthetisches DNA-Linker?

👉 Alternativ dazu können synthetische DNA-Linker an den Vektor und/oder die Donor-DNA ligiert werden. Der Linker besteht aus einem kurzen DNA-Fragment, das die Erkennungssequenz von einem oder mehreren Restriktionsenzymen enthält, die in der DNA, die den Linker erhält, nicht enthalten sind.

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