組換えタンパク質

アッセイジニーでは、ワクチン、免疫学、神経科学、癌、代謝、および疾患に基づく研究のために、16,000を超える高品質の組換えタンパク質を提供しています。 Assay Genieでは、主要な組換えタンパク質と酵素に、His、GFP、GST、RFPに加えて、研究者がより多くのことを発見できるようにするための重要なタグを提供しています。

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組換えDNA技術を利用したタンパク質合成は、近年の科学研究において最も画期的な発見の1つです。 これ以前は、タンパク質を生産する唯一の方法は、それらを本来の供給源から分離することでした。 今日では、目的のタンパク質をコードするDNA配列をベクターに挿入し、哺乳類細胞、細菌、酵母、昆虫細胞などの発現システムに導入して、簡単に発現および精製することができます。 これにより、プロテオミクス研究で最も破壊的で進歩的な発見のいくつかを行うことができました。

組換えタンパク質は、目的のDNA分子/配列の遺伝子組換えによって作成されたタンパク質です。 一緒にされた遺伝物質は、複数の（2つ以上の）生物学的供給源からのものである可能性があり、ほとんどの場合、他の方法では互いに関連して見出されない配列である。 これらの配列は、複製および発現されると、既知の機能を備えた新規タンパク質を形成します。

図：組換えタンパク質の合成の概略図

組換えタンパク質は、遺伝子スプライシングまたは組換えDNA技術とも呼ばれる遺伝子工学によって作られます。 ヒト、動物、または植物の遺伝子を宿主細胞発現システムの遺伝物質に入れることにより、これらの微生物は、医療、学術、および研究用途のタンパク質を製造するための工場または生産者として使用できます。

DNAを操作するには、DNAの遺伝暗号からタンパク質を生成できる「輸送媒体」内に配置する必要があります。 組換えタンパク質合成に使用される最も一般的な宿主細胞には、次のものがあります。 哺乳類細胞、細菌、酵母細胞、または昆虫細胞。

組換えタンパク質の合成は、目的の遺伝子の同定から始まります。 目的のタンパク質をコードする遺伝子。 これらの遺伝子をネイティブゲノムから分離するために、DNAはエンドヌクレアーゼとして知られる制限酵素で処理されます。 これらの酵素は、目的の遺伝子をゲノムから「切り取り」、クローニングステップの準備をします。

クローニングは、目的の遺伝子が発現ベクターに挿入されて発現されるプロセスです。 ただし、これが発生する前に、対象のフラグメントを増幅する必要があります。 対象の遺伝物質は、後続のシーケンスステップに十分な量である必要があるため、このステップが必要です。 これは多くの場合、ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）によって実行されます。 PCRは最も一般的なinvitroクローニング法です。 しかしながら、クローニングはまた、インビボ設定で実施され得る。 クローニングの最も一般的なinvivoの方法は、細菌E.Coli内で行われます。

増幅後、ベクターを宿主細胞に導入する必要があります。 増幅がinvivo設定で行われる場合、ベクターはすでに宿主細胞に存在している可能性があります。 ただし、複製がin vitroで行われる場合、宿主細胞は、機械的（エレクトロポレーション、マイクロインジェクションなど）または化学的（リン酸カルシウム、熱ショックなど）トランスフェクション法のいずれかを介して遺伝物質を取り込むために準備されます。

発現遺伝子が追加された場合にのみ、かなりの量の組換えタンパク質が宿主によって産生されます。 タンパク質の発現は、目的のDNAを取り巻く遺伝子に依存します。 この遺伝子のコレクションは、細胞による目的のDNAの転写と翻訳の指示を提供するシグナルとして機能します。 これらのシグナルには、プロモーター、リボソーム結合部位、およびターミネーターが含まれます。

ベクターに挿入されるDNAの断片には、特定の機能を持つ他の重要な非コード領域が含まれていることがよくあります。 これらの領域により、科学者はどの細胞が組換え遺伝子分子を組み込んでいるかを区別し、遺伝子を発現させることができます。 例えば、抗生物質耐性遺伝子は、抗生物質が豊富なその常駐培地で宿主細胞が生き残ることを可能にします。 その結果、ベクターを取り込まなかった宿主細胞は、抗生物質への耐性に必要な遺伝子を発現しないため、生物は死にます。

ベクターには、特定のDNA配列に加えてタグが含まれていることがよくあります。これにより、組換えタンパク質の精製が容易になります。これは、アミノ酸配列のN末端に追加されることがよくあります。組換えDNA技術で使用される最も一般的なタグの1つは、ヘキサヒスチジンタグ（His-Tag）です。これは、組換えタンパク質の精製と発現のための金属結合部位として機能する6つのヒスチジン残基の配列です。 His-Tagには、特定のプロテアーゼの切断部位が含まれています。 His-Tag組換えタンパク質は、重金属イオンとして使用されるニッケルイオンカラムなどの金属キレートアフィニティークロマトグラフィーによって精製され、His-Tagタンパク質はヒスチジンまたはイミダゾールを用いて金属キレートカラムから溶出されます。次に、精製されたHis-Tagタンパク質を特定のプロテアーゼで処理して、タグがタンパク質の活性部位に影響を与えない場合は、His-Tagを切断します。

得られた生成物は、完全に形成された組換えタンパク質です。ベクターが取り込まれると宿主細胞は数千のタンパク質を産生する可能性があるため、増幅はPCRステップ中だけでなくこの段階でも起こります。

組換えタンパク質は、それらが類似するように作成されたタンパク質に従って機能します。 タンパク質にはいくつかの異なる機能があります。 これは、タンパク質が属するサブグループによって異なります。 タンパク質のいくつかのサブグループは次のとおりです。

• 抗体（例：IgG、IgA、IgD）
• ホルモン（例：卵胞刺激ホルモン（例：FSH、エストロゲン、セロトニン）
• 酵素（例：トリプシン、トロンビンリゾチーム）
• シグナル伝達ペプチド（例：サイトカイン）
• 構造タンパク質（例：チチン、ユビキチン、ラミニン）
• 貯蔵タンパク質（例：フェリチン、グリアジン）
• 輸送タンパク質（例：キャリアおよびチャネルタンパク質）

• 科学者がinvitro環境で生物の主要な生物学的タンパク質の内因性活性を再現できるようにすることで、タンパク質の理解を深めることができます。
• 新しい治療法の開発を支援します。
• プロテオミクス研究にとって非常に価値があります-組換えによって作成されたタンパク質を使用して、invivoではなくinvitroでより多くの研究を実行できるようになりました。
• 組換えタンパク質の精製は、ネイティブタンパク質よりもはるかに簡単で安価です
• 組換えタンパク質は、ネイティブタンパク質よりもはるかに大規模に生産することができます
• ネイティブソースからの分離ではなく、組換え技術を介してタンパク質を生産するのがはるかに迅速
• 組換えDNA技術の改善により、合成された組換えタンパク質はほとんど安定しており、特異的であり、変動が少ないです。

組換えタンパク質には幅広い用途があります。 それらの主な用途のいくつかは次のとおりです。

組換えタンパク質は、病気の治療に使用できます。 それらは、特定のタンパク質が不足している患者、または糖尿病における組換えインスリン、組換えヒト成長ホルモン（HGH）などのタンパク質の異常なバージョンを持っている患者に与えられることがあります。 あるいは、タンパク質は、疾患の原因物質（例えば、免疫チェックポイント阻害剤）を標的とすることによって、癌または感染症などの疾患を治療するために組換え合成され得る。 組換えタンパク質はまた、ワクチンとして作用することによって病気と戦う能力を持っています。 Assay GenieのSARS-CoV-2組換えタンパク質（*研究目的でのみ使用）。 さらに、組換えタンパク質は病気の診断に使用されるかもしれません。 生物医学診断ツールの一部として使用されるタンパク質の大部分は組換え体です。

組換えDNA技術は、過去数年にわたってプロテオミクス研究を大幅に進歩させてきました。上で説明したように、その発見により、科学的調査をはるかに簡単かつ迅速に実行できるようになりました。組換えタンパク質は、制御された環境で天然に存在するタンパク質の機能を支えるメカニズムを解明するのに役立ちます。また、ウエスタンブロット、ELISA、免疫組織化学などの主要な実験室アッセイでいくつかの用途があり、標準またはコントロールとして機能します。

研究における組換えタンパク質の使用の例は、COVID-19の潜在的な治療法を発見するための現在の世界的な取り組みです。 SARS-CoV-2コロナウイルスの成分の組換えタンパク質が作成されました。そのようなタンパク質を標的とする効果を調査することにより、COVID-19感染と戦うための新しい治療法を開発することが可能かもしれません。このような組換えタンパク質は、SARS-CoV-2ウイルス分子を殺す可能性のあるワクチンを合成するためにも使用できます。 COVID-19研究用に設計されたSARS-CoV-2組換えタンパク質をここでチェックしてください。

組換えタンパク質の他の用途には、農業および食品産業でのそれらの使用が含まれます。最近、組換えDNA技術が、これらの業界で最大のブレークスルーのいくつかを生み出すために利用されています。遺伝子組み換え食品の広く知られている概念は、組換えDNA技術を利用して、作物の不作を減らし、貯蔵寿命を延ばします。この例はBtコーンです。毒素産生遺伝子（Bt（Bacillus thuringiensis）として知られている）がトウモロコシ植物のゲノムに挿入されます。得られた遺伝子組み換え植物は、そのような植物に病気を引き起こす昆虫に耐性があります。組換えタンパク質はまた、動物飼料生産において農業産業でその栄養価を高め（組換え酵素の添加）、したがって動物の健康を改善するために使用されてきました。

注：Assay Genie組換えタンパク質は、厳密に研究目的でのみ使用されます。したがって、人間、または研究以外のバイオテクノロジーアプリケーションでの使用は許可されていません。ただし、動物モデルを使用したin vivo設定で使用して、治療効果についての洞察を得ることができます。

• ロット間の一貫性
• 著しく低いエンドトキシンレベル
• 95％以上の高純度
• 多様な選択肢-さまざまなターゲット、複数のタグをカバー
• 幅広い発現システム（大腸菌、酵母、哺乳類細胞、昆虫細胞（バキュロウイルス））