Rekombinant proteinproduktion är uttrycket av proteiner som har producerats med rekombinanta DNA-tekniker. Denna process gör det möjligt att tillverka dessa ämnen i stora mängder. Sådan massproduktion görs både för laboratoriestudier och för industriell produktion.
Denna teknik används ofta för att producera mänskligt tillväxthormon och insulin. Att få humant tillväxthormon genom rekombinant proteinproduktion är en enorm förbättring jämfört med att få det från kadaver eftersom närvaron av proteiner som erhållits från kadaver ibland resulterade i sjukdomsöverföring. Att tillverka insulin på det här sättet är också fördelaktigt eftersom det har gjort det möjligt att tillverka insulinvarianter som har olika farmakologiska effekter i kroppen.
Proteiner är kedjor av aminosyror, kodade av DNA. Generna som kodar för dessa proteiner sätts in i speciella vektorer, eller enheter av DNA. Vektorer väljs som kommer att producera stora mängder av det önskade proteinet. Detta är känt som överuttryck.
Överuttryck görs i speciella värdceller. Ibland är värdarna bakterier eller jäst. I de fall där proteinerna kommer från däggdjur är värdarna ofta insekts- eller däggdjurscellinjer. Ett stort antal kit är kommersiellt tillgängliga för att underlätta både kloningen av genen och den efterföljande rekombinanta proteinproduktionen.
Dessa kit har speciella vektorer som kallas expressionsvektorer som har en speciell promotor för att producera stora mängder protein. En promotor är den del av DNA som driver produktionen av gensekvensen som följer den. Dessa expressionsvektorer kan ofta stängas av och är inducerbara. Speciellt med bakterievärdar kan det vara giftigt att producera för mycket protein på en gång och hämma tillväxten av bakterierna.
Det finns flera olika sätt att framkalla uttryck. Hos båda odlas bakterierna till en viss täthet. Sedan tillsätts antingen en förening för induktion eller så ändras temperaturen till en vid vilken promotorn är aktiv.
För att underlätta reningen av proteinerna från bakterier görs kloningen ofta så att det finns en tagg på proteinet som ska binda till en matris. Detta separerar proteinet från cellrester. Till exempel kommer en tagg av histidinmolekyler på proteinet att binda till en kolonn av nickel. När proteinet är bundet, klyvs taggen av, vilket lämnar rent protein som sedan kan elueras från kolonnen. Det kan ta år att rena ett protein med traditionella metoder.
En ytterligare faktor att överväga är om proteinet kräver modifiering efter dess initiala produktion. Detta är ofta fallet för däggdjursproteiner. Bakterier modifierar ofta inte sådana proteiner ordentligt, så överuttryck av dessa mer avancerade proteiner utförs ofta i insekts- eller däggdjursceller. Ett antal bioteknikföretag är specialiserade på att utföra rekombinant proteinproduktion.