Produksi protein rekombinan adalah ekspresi protein yang telah diproduksi oleh teknik DNA rekombinan. Proses ini memungkinkan zat-zat ini dibuat dalam jumlah besar. Produksi massal tersebut dilakukan baik untuk studi laboratorium maupun untuk produksi industri.
Teknik ini sering digunakan untuk memproduksi hormon pertumbuhan manusia dan insulin. Memperoleh hormon pertumbuhan manusia melalui produksi protein rekombinan merupakan peningkatan besar dibandingkan mendapatkannya dari mayat karena keberadaan protein yang diperoleh dari mayat kadang-kadang mengakibatkan penularan penyakit. Pembuatan insulin dengan cara ini juga bermanfaat karena telah memungkinkan dibuatnya varian insulin yang memiliki aksi farmakologis yang berbeda di dalam tubuh.
Protein adalah rantai asam amino, dikodekan oleh DNA. Gen yang mengkode protein ini dimasukkan ke dalam vektor khusus, atau unit DNA. Vektor dipilih yang akan menghasilkan sejumlah besar protein yang diinginkan. Ini dikenal sebagai ekspresi berlebihan.
Ekspresi berlebih dilakukan dalam sel inang khusus. Terkadang inangnya adalah bakteri atau ragi. Dalam kasus di mana protein berasal dari mamalia, inangnya sering berupa garis sel serangga atau mamalia. Sejumlah besar kit tersedia secara komersial untuk memfasilitasi baik kloning gen, dan produksi protein rekombinan berikutnya.
Kit ini memiliki vektor khusus yang disebut vektor ekspresi yang memiliki promotor khusus untuk menghasilkan protein dalam jumlah besar. Promotor adalah bagian DNA yang mendorong produksi urutan gen yang mengikutinya. Seringkali, vektor ekspresi ini dapat dimatikan dan diinduksi. Terutama dengan inang bakteri, memproduksi terlalu banyak protein sekaligus bisa menjadi racun, menghambat pertumbuhan bakteri.
Ada beberapa cara berbeda untuk menginduksi ekspresi. Pada keduanya, bakteri ditumbuhkan hingga kepadatan tertentu. Kemudian salah satu senyawa ditambahkan untuk induksi, atau suhu digeser ke salah satu di mana promotor aktif.
Untuk memudahkan pemurnian protein dari bakteri, sering dilakukan kloning agar ada tag pada protein yang akan berikatan dengan matriks. Ini memisahkan protein dari puing-puing seluler. Misalnya, tag molekul histidin pada protein akan mengikat kolom nikel. Setelah protein terikat, tag dibelah, meninggalkan protein murni yang kemudian dapat dielusi dari kolom. Diperlukan waktu bertahun-tahun untuk memurnikan protein menggunakan metode tradisional.
Faktor tambahan yang perlu dipertimbangkan adalah apakah protein memerlukan modifikasi setelah produksi awal. Ini sering terjadi pada protein mamalia. Bakteri sering tidak memodifikasi protein tersebut dengan benar, sehingga ekspresi berlebih dari protein yang lebih maju ini sering dilakukan pada sel serangga atau mamalia. Sejumlah perusahaan bioteknologi mengkhususkan diri dalam melakukan produksi protein rekombinan.