biochimie. Cours, exercices, examens, qcm et applications en biotechnologies

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Production de protéines recombinantes

Une des applications des biotechnologies modernes est la production de protéines recombinantes qui sont des protéines produites par des cellules dont l'ADN a été modifié par recombinaison génétique.

Quel est l'intérêt de ces protéines par rapport aux protéines natives ? et quels sont les facteurs de production ?. La production d'insuline recombinante et de l'hormone de croissance sont des exemples d'application.


Liens utiles: Biotechnologies et médicaments du futur -- Manipulation du DNA et bases du génie génétique --
Avec les nouvelles biotechnologies (biotechnologies modernes, basées sur le DNA recombiné, de nouvelles méthodes de production de protéines sont nées. Il s'agit de protéines recombinantes élaborées par des cellules dont le DNA a subit des modifications par recombinaison génétique. Par comparaison aux procaryotes, le DNA des eucaryotes est constitué d'introns et d'exon. Il n'est pas possible d'utiliser le DNA génomique pour le clonage du DNA d'eucaryotes. On fait recours à l'utilisation du RNA messager (mRNA) qui avait subit une maturation et correspond aux exons uniquement (voir transcription du DNA en RNA). Le mRNA est récupéré à partir des cellules qui expriment la protéine d'intérêt. On passe par les étapes d'extraction des ARN totaux et purification des mRNA (1 à 2% possèdent une queue polyA), chromatographie sur colonne oligo-dT (chromatographie d'affinité exploitant la queue 3' poly(A) des mRNA) et reconversion du mRNA en en DNA par la transcriptase inverse (technique RT-PCR).

Pour produire une protéine il faut disposer essentiellement d'un vecteur et d'une cellule hôte. Le système idéal pour produire une protéine recombinante comporte les éléments suivants:

1/ Vecteur d'expression: il doit être stable et en grand nombre de copies dans la cellule hôte, posséder un promoteur fort et inductible. Pour exprimer une protéine recombinante, un vecteur doit avoir un promoteur, une origine de réplication, une séquence codante, un marqueur de sélection, un site de liaison aux ribosomes et un signal de recombinaison, Certains vecteurs peuvent contenir des gènes pour des protéines de fusion (TAG) qui facilitent la purification de la protéine recombinante par chromatographie d'affinité. les TAG les plus utilisés sont la Glutathione S-transferase et ((His)6 (6 résidus d'histidine).

purification de protéines recombinantes

2/ Cellule hôte: doit se multiplier en grande densité dans des fermenteurs. Son temps de génération doit être court et impliquant un milieu de culture à coût faible. La cellule hôte peut appartenir à des bactéries, levures, cellules d'insectes et cellules de mammifères.

3/ Expression de la protéine: La protéine doit être soluble (sécrétée dans le mileu de culture.


biotechnologies et protéines recombinantes


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Sciences et vie, Biochimie


4/ Extraction et purification de la protéine recombinante: La protéine recombinante doit être soluble et facile à extraire et purifier.

L'exemple connu des protéines recombinantes est l'insuline recombinante dont le protocole de production est résumé dans la figure. L'insuline fut cristallisée en 1926. Elle fut la première protéine à être complètement séquencée en 1955, la première à être synthétisée chimiquement en 1958 et la première protéine humaine produite par biotechnologies en 1979 et commercialisée en 1982.

insuline. Proteine recombinante

L'insuline est sécrétée par les cellules ß des îlots de Langerhans du pancréas. Elle exerce un effet hypoglycémiant.

L'insuline est administrée aux personnes touchées par le diabète qui est une maladie caractérisée par l'augmentation du taux du sucre dans le sang et les urines (glycémie normale: 0,7 - 1,1 g/L). C'est l'une des maladies les plus répandues dans le monde (1% de la population mondiale). Il existe deux formes principales de diabète : le diabète insulino-dépendant (type I) et le diabète insulino- indépendant (type II).

L'insuline est constituée de deux chaînes polypeptidiques (51 acides aminés en tout); les chaînes A et B 21 et 30 acides aminés, respectivement et reliées entre elles par 2 ponts disulfures et 1 pont disulfure
intrachaîne dans la chaîne A (voir structure par JMOL).

Insuline. Structure, mécanisme d'action et production (vidéo, narration Ar):

L'autre exemple de protéines recombinantes est l'hormone de croissance (protéine recombinante) dont le protocole de production est résumé dans la figure. L'hormone de croissance est une substance chimique naturelle que sécrète l'hypophyse. Elle règle la croissance et le développement normal chez les enfants. L'hormone de croissance recombinante humaine (rHGH) est produite à partir de cellules modifiées par génie génétique afin de produire cette hormone. Un déficit en hormones de croissance entraîne une maladie appelée le nanisme hypophysaire. ...........Structure par JMOL de l'hormone de croissance.

Hormone de croissance. Protéine recombinante

Liens utiles:

- Recombinant protein Hand book ......... Production de protéines recombinantes

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- DNA Réplication
- Transcription DNA-RNA
- Structure d'un gène


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protéines recombinantes