Список рекомбинантных белков

Ниже приведен список примечательных белков, которые производятся из рекомбинантной ДНК с использованием биомолекулярной инженерии . ^[1] Во многих случаях рекомбинантные человеческие белки заменили исходную версию животного происхождения, используемую в медицине. Префикс «rh» для «рекомбинантный человеческий» появляется в литературе все реже и реже. Гораздо большее количество рекомбинантных белков используется в исследовательской лаборатории. К ним относятся как коммерчески доступные белки (например, большинство ферментов, используемых в лаборатории молекулярной биологии), так и те, которые генерируются в ходе конкретных исследовательских проектов.

Человеческие рекомбинанты, которые в значительной степени заменили животных или были получены из человеческих типов

Лекарственное применение

• Гормон роста человека ( rHGH ): Humatrope от Lilly и Serostim от Serono заменили человеческий гормон роста, полученный из трупов
• Инсулин человека (BHI): Humulin от Lilly и Novolin от Novo Nordisk среди прочих в значительной степени заменили бычий и свиной инсулин для терапии человека. Некоторые предпочитают продолжать использовать препараты животного происхождения, поскольку есть некоторые доказательства того, что синтетические разновидности инсулина с большей вероятностью вызывают неосознанность гипогликемии . Оставшиеся производители высокоочищенного инсулина животного происхождения включают британскую Wockhardt Ltd. (со штаб-квартирой в Индии), аргентинскую Laboratorios Beta SA и китайскую Wanbang Biopharma Co.
• Фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) как рекомбинантный гонадотропиновый препарат заменил пергонал Сероно , который ранее выделялся из мочи женщин в постменопаузе.
• Фактор VIII : Когенат от Bayer заменил фактор VIII, собранный из крови

Исследовательские приложения

• Рибосомальные белки : для изучения отдельных рибосомальных белков использование белков, полученных и очищенных из рекомбинантных источников ^{[2] [3] [4] [5],} в значительной степени заменило те, которые получены путем изоляции. ^{[6] [7]} Однако для изучения всей рибосомы по-прежнему требуется изоляция . ^{[8] [9]}
• Лизосомальные белки : Лизосомальные белки трудно производить рекомбинантным способом из-за количества и типа посттрансляционных модификаций, которые они имеют (например, гликозилирование ). В результате рекомбинантные лизосомальные белки обычно производятся в клетках млекопитающих. ^[10] Культура растительных клеток использовалась для производства одобренного FDA гликозилированного лизосомального белка-препарата и дополнительных кандидатов на лекарственные препараты. ^[11] Недавние исследования показали, что возможно производить рекомбинантные лизосомальные белки с помощью таких микроорганизмов, как Escherichia coli и Saccharomyces cerevisiae . ^[12] Рекомбинантные лизосомальные белки используются как для исследовательских целей, так и для медицинских целей, таких как ферментозаместительная терапия . ^[13]

Человеческие рекомбинанты, единственным источником которых является рекомбинация

Лекарственное применение

• Эритропоэтин (ЭПО): ^[14] Эпоген от Amgen
• Гранулоцитарный колониестимулирующий фактор (Г-КСФ): филграстим, продаваемый под торговой маркой Neupogen компанией Amgen; пегфилграстим, продаваемый под торговой маркой Neulasta
• альфа-галактозидаза А : Fabrazyme от Genzyme ^[15]
• альфа-L-идуронидаза : (rhIDU; ларонидаза) Aldurazyme от BioMarin Pharmaceutical и Genzyme
• N-ацетилгалактозамин-4-сульфатаза (rhASB; галсульфаза): Naglazyme от BioMarin Pharmaceutical
• Дорназа альфа , ДНКаза, продаваемая под торговым названием Pulmozyme компанией Genentech
• Активатор тканевого плазминогена (TPA) Activase от Genentech
• Глюкоцереброзидаза : Цередаза от Genzyme
• Интерферон (IF) Интерферон-бета-1a: Avonex от Biogen Idec; Rebif от Serono; Интерферон бета-1b как Betaseron от Schering . ^[16] Он исследуется для лечения заболеваний, включая синдром Гийена-Барре ^[17] и рассеянный склероз . ^[18]
• Инсулиноподобный фактор роста 1 (IGF-1) ^[19]
• Расбуриказа , аналог уратоксидазы, продаваемый под названием Элитек компанией Санофи ^[20]

Рекомбинанты животных

Лекарственное применение

• Бычий соматотропин (бСТ)
• Свиной соматотропин (pST)
• Бычий химозин

Бактериальные рекомбинанты

Промышленное применение

• Ксиланазы ^[21]
• Протеазы , которые нашли применение как в промышленных (например, в пищевой промышленности ) ^[22], так и в бытовых условиях. ^[23]

Вирусные рекомбинанты

Лекарственное применение

• Оболочечный белок вируса гепатита В, продаваемый под названием Engerix-B компанией SmithKline Beecham
• Белки вакцины против ВПЧ

Рекомбинанты растений

Исследовательские приложения

• Полифенолоксидазы (ПФО) : они включают как катехолоксидазы , так и тирозиназы . ^{[24] [25] [26] [27] [28] [29]} Помимо исследований, ПФО также нашли применение в качестве биокатализаторов . ^[30]
• Цистатины — это белки, которые ингибируют цистеиновые протеазы . ^{[31] [32] [33] [34]} Продолжаются исследования по оценке потенциала использования цистатинов в защите растений для борьбы с травоядными вредителями и патогенами. ^[35]

Промышленное применение

• Лакказы нашли широкое применение: от производства пищевых добавок и напитков до биомедицинской диагностики, а также в качестве сшивающих агентов при производстве мебели или биотоплива . ^{[30] [36] [37] [38] [39]}
• Полимеризация пептидов, вызванная тирозиназой, обеспечивает легкий доступ к аналогам искусственного белка ноги мидии. Можно представить себе универсальное клея следующего поколения, которое эффективно работает даже в жестких условиях морской воды и адаптируется к широкому спектру сложных поверхностей. ^[40]

Смотрите также

• Производство белка
• Экспрессия генов
• Очистка белка
• Белок клетки-хозяина

Ссылки

1. Young CL, Britton ZT, Robinson AS (май 2012 г.). «Экспрессия и очистка рекомбинантных белков: всесторонний обзор аффинных меток и микробных приложений». Biotechnology Journal . 7 (5): 620–34. doi :10.1002/biot.201100155. PMID  22442034. S2CID  35209677.
2. Корредду Д., Монтаньо Лопес Дж.Дж., Вадаккедат П.Г., Лай А., Пернес Дж.И., Уотсон PR, Люнг И.К. (июнь 2019 г.). «Улучшенный метод гетерологичного производства растворимых рибосомальных белков человека в Escherichia coli». Научные отчеты . 9 (1): 8884. Бибкод : 2019NatSR...9.8884C. дои : 10.1038/s41598-019-45323-8. ПМК 6586885 . ПМИД  31222068. 
3. Парахневич НМ, Малыгин АА, Карпова ГГ (июль 2005). "Рекомбинантный человеческий рибосомальный белок S16: экспрессия, очистка, рефолдинг и структурная стабильность". Биохимия. Биохимия . 70 (7): 777–81. doi :10.1007/s10541-005-0183-3. PMID  16097941. S2CID  9910425.
4. Малыгин А, Барановская О, Иванов А, Карпова Г (март 2003). "Экспрессия и очистка человеческих рибосомальных белков S3, S5, S10, S19 и S26". Protein Expression and Purification . 28 (1): 57–62. doi :10.1016/S1046-5928(02)00652-6. PMID  12651107.
5. Tchórzewski M, Boguszewska A, Abramczyk D, Grankowski N (февраль 1999). "Сверхэкспрессия в Escherichia coli, очистка и характеристика рекомбинантных 60S рибосомальных кислых белков из Saccharomyces cerevisiae". Protein Expression and Purification . 15 (1): 40–7. doi :10.1006/prep.1998.0997. PMID  10024468.
6. Collatz E, Ulbrich N, Tsurugi K, Lightfoot HN, MacKinlay W, Lin A, Wool IG (декабрь 1977 г.). «Выделение эукариотических рибосомальных белков. Очистка и характеристика 40 S рибосомальных субъединиц белков Sa, Sc, S3a, S3b, S5', S9, S10, S11, S12, S14, S15, S15', S16, S17, S18, S19, S20, S21, S26, S27' и S29». Журнал биологической химии . 252 (24): 9071–80. doi : 10.1016/S0021-9258(17)38346-1 . PMID  925037.
7. Fogel S, Sypherd PS (август 1968). «Извлечение и изоляция отдельных рибосомальных белков из Escherichia coli». Журнал бактериологии . 96 (2): 358–64. doi :10.1128/JB.96.2.358-364.1968. PMC 252306. PMID  4877123. 
8. Mehta P, Woo P, Venkataraman K, Karzai AW (2012). «Подходы к очистке рибосом для изучения взаимодействия регуляторных белков и РНК с рибосомой». Бактериальная регуляторная РНК . Методы в молекулярной биологии. Т. 905. С. 273–89. doi :10.1007/978-1-61779-949-5_18. ISBN 978-1-61779-948-8. PMC  4607317 . PMID  22736011.
9. Belin S, Hacot S, Daudignon L, Therizols G, Pourpe S, Mertani HC и др. (декабрь 2010 г.). "Очистка рибосом из линий клеток человека". Current Protocols in Cell Biology . Глава 3: Раздел 3.40. doi :10.1002/0471143030.cb0340s49. PMID  21154551. S2CID  23908342.
10. Migani D, Smales CM, Bracewell DG (май 2017 г.). «Влияние экспрессии лизосомального биотерапевтического рекомбинантного белка на клеточный стресс и протеазу и общее высвобождение белка клетки-хозяина в клетках яичника китайского хомячка». Biotechnology Progress . 33 (3): 666–676. doi :10.1002/btpr.2455. PMC 5485175 . PMID  28249362. 
11. Tekoah Y, Shulman A, Kizhner T, Ruderfer I, Fux L, Nataf Y и др. (октябрь 2015 г.). «Масштабное производство фармацевтических белков в культуре клеток растений — опыт Protalix». Plant Biotechnology Journal . 13 (8): 1199–208. doi : 10.1111/pbi.12428 . PMID  26102075.
12. Эспехо-Мохика ÁJ, Альмесига-Диас CJ, Родригес А, Москера Á, Диас Д, Бельтран Л и др. (2015). «Человеческие рекомбинантные лизосомальные ферменты, продуцируемые микроорганизмами». Молекулярная генетика и обмен веществ . 116 (1–2): 13–23. дои : 10.1016/j.ymgme.2015.06.001. ПМИД  26071627.
13. Соломон М., Муро С. (сентябрь 2017 г.). «Заместительная терапия лизосомальными ферментами: историческое развитие, клинические результаты и будущие перспективы». Advanced Drug Delivery Reviews . 118 : 109–134. doi : 10.1016/j.addr.2017.05.004. PMC 5828774. PMID 28502768  . 
14. Inoue N, Takeuchi M, Ohashi H, Suzuki T (1995). "Производство рекомбинантного человеческого эритропоэтина". Biotechnology Annual Review Volume 1. Vol. 1. pp. 297–313. doi :10.1016/S1387-2656(08)70055-3. ISBN 9780444818904. PMID  9704092.
15. Бейджент Г. (май 2002 г.). «Рекомбинантный интерлейкин-2 (rIL-2), альдеслейкин». Журнал биотехнологии . 95 (3): 277–80. doi :10.1016/S0168-1656(02)00019-6. PMID  12007868.
16. Мунафо А, Тринчард-Луган И, Нгуен ТХ, Бураглио М (март 1998). «Сравнительная фармакокинетика и фармакодинамика рекомбинантного человеческого интерферона бета-1а после внутримышечного и подкожного введения». Европейский журнал неврологии . 5 (2): 187–193. doi :10.1046/j.1468-1331.1998.520187.x. PMID  10210831. S2CID  221594104.
17. Pritchard J, Gray IA, Idrissova ZR, Lecky BR, Sutton IJ, Swan AV и др. (Ноябрь 2003 г.). «Рандомизированное контролируемое исследование рекомбинантного интерферона-бета 1a при синдроме Гийена-Барре». Neurology . 61 (9): 1282–4. doi :10.1212/01.WNL.0000092019.53628.88. PMID  14610140. S2CID  34461129.
18. Pozzilli C, Bastianello S, Koudriavtseva T, Gasperini C, Bozzao A, Millefiorini E и др. (сентябрь 1996 г.). «Изменения магнитно-резонансной томографии с рекомбинантным человеческим интерфероном-бета-1a: краткосрочное исследование рецидивирующе-ремиттирующего рассеянного склероза». Журнал неврологии, нейрохирургии и психиатрии . 61 (3): 251–8. doi :10.1136/jnnp.61.3.251. PMC 486547 . PMID  8795595. 
19. Bayne ML, Applebaum J, Chicchi GG, Hayes NS, Green BG, Cascieri MA (июнь 1988 г.). «Экспрессия, очистка и характеристика рекомбинантного человеческого инсулиноподобного фактора роста I в дрожжах». Gene . 66 (2): 235–44. doi :10.1016/0378-1119(88)90360-5. PMID  3049246.
20. Jeha S, Kantarjian H, Irwin D, Shen V, Shenoy S, Blaney S, et al. (январь 2005 г.). «Эффективность и безопасность расбуриказы, рекомбинантной уратоксидазы (Elitek), при лечении гиперурикемии, связанной со злокачественными новообразованиями, у детей и взрослых пациентов: окончательные результаты многоцентрового сострадательного исследования». Leukemia . 19 (1): 34–8. doi :10.1038/sj.leu.2403566. PMID  15510203. S2CID  13359871.
21. Juturu V, Wu JC (2012). «Микробные ксиланазы: проектирование, производство и промышленное применение». Biotechnology Advances . 30 (6): 1219–27. doi :10.1016/j.biotechadv.2011.11.006. PMID  22138412.
22. Суманта А., Ларрош С., Пандей А. (2006). «Микробиология и промышленная биотехнология пищевых протеаз: перспектива». Пищевые технологии и биотехнологии . 44 : 211–220.
23. Maurer KH (август 2004). «Детергентные протеазы». Current Opinion in Biotechnology . 15 (4): 330–4. doi :10.1016/j.copbio.2004.06.005. PMID  15296930.
24. Li Y, McLarin MA, Middleditch MJ, Morrow SJ, Kilmartin PA, Leung IK (октябрь 2019 г.). «Подход к рекомбинантному получению зрелой виноградной полифенолоксидазы». Biochimie . 165 : 40–47. doi : 10.1016/j.biochi.2019.07.002. PMID  31283975. S2CID  195843308.
25. и характеристика латентной полифенолоксидазы из абрикоса (Prunus armeniaca L.)». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 65 (37): 8203–8212. doi :10.1021/acs.jafc.7b03210. PMC 5609118. PMID  28812349. 
26. Katayama-Ikegami A, Suehiro Y, Katayama T, Jindo K, Itamura H, Esumi T (декабрь 2017 г.). «Рекомбинантная экспрессия, очистка и характеристика полифенолоксидазы 2 (VvPPO2) из ​​«Shine Muscat» (Vitis labruscana Bailey × Vitis vinifera L.)». Бионаука, биотехнология и биохимия . 81 (12): 2330–2338. doi : 10.1080/09168451.2017.1381017 . PMID  29017399.
27. Marková E, Kotik M, Křenková A, Man P, Haudecoeur R, Boumendjel A и др. (апрель 2016 г.). «Рекомбинантная тирозиназа из Polyporus arcularius: сверхпродукция в Escherichia coli, характеристика и использование в исследовании ауронов как эффекторов тирозиназы». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 64 (14): 2925–31. doi :10.1021/acs.jafc.6b00286. PMID  26961852.
28. Dirks-Hofmeister ME, Kolkenbrock S, Moerschbacher BM (2013). «Параметры, которые усиливают бактериальную экспрессию активных растительных полифенолоксидаз». PLOS ONE . 8 (10): e77291. Bibcode : 2013PLoSO...877291D. doi : 10.1371/journal.pone.0077291 . PMC 3804589. PMID  24204791 . 
29. Kampatsikas I, Bijelic A, Pretzler M, Rompel A (август 2017 г.). «Три рекомбинантно экспрессированные яблочные тирозиназы предполагают аминокислоты, ответственные за моно- и дифенолазную активность в растительных полифенолоксидазах». Scientific Reports . 7 (1): 8860. Bibcode :2017NatSR...7.8860K. doi :10.1038/s41598-017-08097-5. PMC 5562730 . PMID  28821733. 
30. Ba S, Vinoth Kumar V (ноябрь 2017 г.). «Последние разработки в области использования тирозиназы и лакказы в экологических приложениях». Critical Reviews in Biotechnology . 37 (7): 819–832. doi :10.1080/07388551.2016.1261081. PMID  28330374. S2CID  24681877.
31. Tremblay J, Goulet MC, Michaud D (ноябрь 2019 г.). «Рекомбинантные цистатины в растениях». Biochimie . 166 : 184–193. doi : 10.1016/j.biochi.2019.06.006. PMID  31194996. S2CID  189813855.
32. Kondo H, Abe K, Nishimura I, Watanabe H, Emori Y, Arai S (сентябрь 1990 г.). «Два отдельных вида цистатина в семенах риса с различной специфичностью против цистеиновых протеиназ. Молекулярное клонирование, экспрессия и биохимические исследования оризацистатина-II». Журнал биологической химии . 265 (26): 15832–7. doi : 10.1016/S0021-9258(18)55473-9 . PMID  1697595.
33. Абэ К, Кондо Х, Араи С (1987). «Очистка и характеристика ингибитора протеиназы цистеина риса». Сельскохозяйственная и биологическая химия . 51 (10): 2763–2768. doi :10.1080/00021369.1987.10868462.
34. Abe K, Emori Y, Kondo H, Suzuki K, Arai S (декабрь 1987 г.). «Молекулярное клонирование ингибитора цистеиновой протеиназы риса (оризацистатина). Гомология с цистатинами животных и транзиторная экспрессия в процессе созревания семян риса». Журнал биологической химии . 262 (35): 16793–7. doi : 10.1016/S0021-9258(18)45453-1 . PMID  3500172.
35. Kunert KJ, van Wyk SG, Cullis CA, Vorster BJ, Foyer CH (июнь 2015 г.). «Потенциальное использование фитоцистатин в улучшении сельскохозяйственных культур с особым акцентом на бобовые». Журнал экспериментальной ботаники . 66 (12): 3559–70. doi : 10.1093/jxb/erv211 . hdl : 2263/49447 . PMID  25944929.
36. Mate DM, Alcalde M (ноябрь 2017 г.). «Лакказа: многоцелевой биокатализатор на передовой биотехнологии». Microbial Biotechnology . 10 (6): 1457–1467. doi :10.1111/1751-7915.12422. PMC 5658592. PMID  27696775 . 
37. Tonin F, Rosini E, Piubelli L, Sanchez-Amat A, Pollegioni L (июль 2016 г.). «Различные рекомбинантные формы полифенолоксидазы A, лакказы из Marinomonas mediterranea». Protein Expression and Purification . 123 : 60–9. doi :10.1016/j.pep.2016.03.011. PMID  27050199.
38. Осма Х.Ф., Тока-Эррера Х.Л., Родригес-Коуто С. (сентябрь 2010 г.). «Использование лакказ в пищевой промышленности». Ферментные исследования . 2010 : 918761. doi : 10.4061/2010/918761 . ПМЦ 2963825 . ПМИД  21048873. 
39. Minussi RC, Pastore GM, Durán N (2002). «Потенциальные возможности применения лакказы в пищевой промышленности». Trends Food Sci. Technol . 13 (6–7): 205–216. doi :10.1016/S0924-2244(02)00155-3.
40. Хорш Дж., Вилке П., Прецлер М., Сьюз М., Мельник И., Реммлер Д. и др. (ноябрь 2018 г.). «Полимеризация, как у мидий: к синтетическим белкам ног мидий и стойким клеям». Angewandte Chemie . 57 (48): 15728–15732. doi :10.1002/anie.201809587. PMC 6282983. PMID  30246912 . 

Внешние ссылки

• Веб-сайт компании Laboratorios Beta SA
• Веб-сайт CP Pharma/Wockhardt UK