Cellefabrikker: Den bioteknologiske rute fra DNA til protein

Denne underside udgør anden del af teorien for Biotech Academys materiale om Moderne genteknologi.

Naturen råder over mange spændende biologiske stoffer og proteiner, der kan være meget nyttige fx som medicin eller som miljøvenlige enzymer. Det er bare ikke altid muligt at udvinde store nok mængder fra naturlige planter eller organismer, og derfor bliver cellefabrikker interessante.

Cellefabrikker dannes ved at flytte de gener, der instruerer en celle i et interessant stof, over til en mikroorganisme. Mikroorganismen producerer derefter det fx værdifulde medicinske stof, både sikkert og i store mængder.

Her gennemgås hele designet af en ny cellefabrik, der laver et interessant protein. Metoden kan derefter afprøves i Det virtuelle laboratorium.

Celler er eksperter i at producere biologiske stoffer

Genteknologi kan bruges til at omdanne en mikroorganisme til en cellefabrik, som kan producere store mængder af et værdifuldt, fremmed stof. Et stof, der måske har medicinske eller miljømæssige fordele, eller som er forbedret af forskere i forhold til et naturligt stof.

De celler, der bruges som cellefabrikker, er for det meste gensplejsede med gener fra en fremmed organisme, som naturligt fremstiller det ønskede stof. Disse gener kan også aflæses af den nye celle som en instruktion til at danne stoffet. Generne koder nemlig for de ansvarlige enzymer.

Cellefabrikker kan være attraktive af flere årsager. Måske bliver stoffet (produktet) kun naturligt produceret i meget små mængder af en organisme, der lever under nogle ekstreme forhold, som ikke er mulige at efterligne. Eller måske producerer fabrikker stoffet ud fra kemikalier baseret på olie og ved høje reaktionstemperaturer, hvilket heller ikke altid er økonomisk fordelagtigt eller miljøvenligt.

Figur 9. En cellefabrik omdanner simple næringsstoffer som fx glukose til værdifulde produkter.

 

Hvis det som alternativ kan lykkes at designe en cellefabrik, så producerer den stofferne mod, at cellerne bliver passet med omrøring, så de får ilt, samt at de er i en lun temperatur og får næring som fx glukose og salte. Penicillin produceres fx af en cellefabrik (en svamp). Lige siden penicillins opdagelse til medicin i 1930’erne har kemikere været interesserede i at finde en kemisk metode til at producere det populære antibiotikum. Men det er aldrig lykkes dem at gøre det mere effektivt end cellefabrikkerne, som sidenhen er blevet forbedret yderligere med hjælp af genteknologi.

Genet for produktet bliver i cellen transkripteret fra DNA til mRNA, som videre translateres til et protein som om, det var cellens eget. Man kan derfor få skabt både kompliceret foldede proteiner af naturens sande eksperter i proteinsyntese og vigtige biologiske stoffer som fx penicillin.

Nogle gange er cellefabrikkerne endda den eneste virkelige mulighed, hvis det ønskede produkt fx er et protein, man selv har udviklet eller forbedret.

Gevinsten ved cellefabrikker

Cellefabrikkernes arbejde kaldes også rekombinant produktion, fordi de anvendte organismer har en ændret genetisk ‘kombination’.

Rekombinant produktion i cellefabrikker har haft en stor betydning fra midten af 1980’erne. Teknologien betyder fx, at det i dag ikke længere er nødvendigt at udvinde insulin til behandling af sukkersyge fra slagtede svin eller køers bugspytkirtler. I dag produceres insulin af cellefabrikker i store tanke. Insulin fra køer og svin ligner oven i købet ikke humant insulin helt og kan derfor bl.a. give allergiske reaktioner.

Takket være cellefabrikker er det heller ikke nødvendigt at udtrække væksthormon fra menneskehjerner til børn med vækstmangel; insulin og væksthormon er i dag to af mange proteiner, som gensplejsede mikroorganismer producerer rent og sikkert (se flere eksempler i marginen).

Figur 10. 3D-struktur for det menneskelige protein erythropoietin (EPO) fundet efter rekombinant produktion i bakterien Escherichia coli. Kilde: RCSB PDB (1BUY) og Cheetham, J.C. et al. 1998, se referenceliste. Udforsk proteinet i 3D her.

 

Blandt de mange andre vigtige rekombinante proteiner er også knoglemarvshormonet erythropoietin (EPO, se figur 10), der stimulerer dannelsen af røde blodceller. EPO kan gives til patienter med blodmangel, men kendes også især fra brug i cykeldoping.

Forskningen har også taget rekombinant produktion med cellefabrikker til sig på andre måder. For at nærstudere et særligt celleprotein og fx afsløre 3D-struktur af det, kræves store mængder af proteinet. Tidligere kunne det tage flere år alene at oprense nok af de små naturlige mængder, men i dag kan proteinerne ofte produceres hurtigere rekombinant, så forskerne kan fokusere mere på selve studiet af proteinet.

 

Efter teorien bag cellefabrikker er introduceret i denne artikel og artiklen Genetisk tuning, vil du selv kunne give dig i kast med at designe og gensplejse din egen cellefabrik i det virtuelle laboratorium. Flere af trinnene minder desuden om generel gensplejsning af mikroorganismer til andre formål end cellefabrikker.

 

Ruten til design af en cellefabrik

1.      Find det proteinkodende gen

2.      Brug DNA, der aktiverer genet

3.      Bestem, hvilken celletype der skal producere proteinet

4.      Skab DNA-sekvensen og indsæt i cellen (gensplejsning)

5.      Tjek at gensplejsningen lykkedes

6.      Dyrk cellefabrikken (fermentering)

7.      Oprens det færdige produkt

Trinnene beskrives nærmere i det følgende afsnit.

 

1. Find det proteinkodende gen

Grundlæggende handler designet af en ny cellefabrik om at udvælge og indsætte et fremmed gen i en organisme. Her bliver det udtrykt som aminosyrer, hvilket vil sige, at organismen danner proteinet, som fx kunne være insulin eller et enzym.

Figur 11. Oversigt over en rute til design og brug af cellefabrikker, som det forklares i denne artikel. 1. Genet for det ønskede produkt bestemmes ved fx at oversætte aminosyresekvensen til en DNA-sekvens. 2. Genet syntetiseres, så det er indsat i en ekspressionsvektor. 3. Der udvælges en celletype, som er i stand til at danne proteinet korrekt. 4. Cellen transformeres med ekspressionsvektoren. 5. De korrekt gensplejsede celler isoleres ved selektion med hjælp fra en bestemt sekvens i ekspressionsvektoren. 6. Organismen kan nu anvendes i en produktion ved fermentering. 7. Produktet oprenses efter fermenteringen, og produktets renhed sikres.

 

For at kunne fremstille det ønskede gen skal man først kende sekvensen af proteinet, altså rækkefølgen af  aminosyrer i proteinet.

Ved hjælp af den genetiske kode kan aminosyresekvensen oversættes tilbage til den tilsvarende DNA-sekvens i genet (figur 12). Dette gøres ved at aflæse, hvilke codons i den genetiske kode, som de forskellige aminosyrer kodes af. Husk, at et codon er tre nukleotider af DNA. Fx koder codonet GTG for aminosyren valin (V). Alle codons kan aflæses i figur 3 i artiklen  “Hvad er DNA og gener?”. Codon for codon kan DNA-sekvensen dermed findes. Mange organismers totale DNA (genomet) er efterhånden kendt, og herfra kan det enkelte gens DNA-sekvens ofte også let identificeres. Den tilsvarende DNA-sekvens vil være tre gange så lang som aminosyre-sekvensen, fordi tre nukleotider (ét codon), som nævnt, koder for én aminosyre.

2. Brug DNA, der aktiverer genet

Genets proteinkodende område (fra start-codon til stop-codon) er som nævnt ikke nok til at få cellen til at producere det kodede protein. Før området skal der være et aktiverende element, og efterfølgende et element, der slukker genet. Disse regulerende områder kaldes promoter, ribosombindingssted (RBS) og terminator (se nærmere i artikel 3 Genetisk tuning).

For nemt at kunne koble et nyt gen sammen med disse nødvendige hjælpesekvenser, eksisterer der en række forskellige, færdiglavede ekspressionsvektorer. De er cirkulære DNA-sekvenser (plasmider) og indeholder netop de nødvendige, ekstra sekvenser, der passer sammen med den valgte produktionsorganisme og produktet for at give en god produktion af genets protein (udtryk af gen).Genet skal derfor blot sættes ind i ekspressionsvektoren (figur 14).

I det virtuelle laboratorium skal du selv designe det DNA, der skal indsættes i ekspressionsvektoren, og indsætte de forskellige regulerende hjælpesekvenser.

Figur 14. En ekspressionsvektor er et cirkulært DNA (plasmid), der indeholder de nødvendige dele til at udtrykke et ønsket gen i en given celle (ekspression). Det blå element dækker både over genet og de regulerende sekvenser, såsom promoter, RBS og terminator. Selektionsmarkøren beskrives i afsnit 5. Replikations ori er nødvendig for, at ekspressionsvektoren kopieres til cellens datterceller. Promoter, RBS, terminator og Ori forklares nærmere i artikel 3 Genetisk tuning.

 

2. Kort fortalt: Det gen, som ønskes brugt, skal aktiveres i cellen, og derfor skal det ledsages af nogle regulerende DNA-sekvenser. Sekvenserne sidder allerede i ekspressionsvektorer, som derfor ofte bliver brugt til at ledsage det ønskede gen.

Kort, fiktivt eksempel: Forskerne har svært ved at få den grønlandske bakterie til at producere enzymet i laboratoriet og vil gerne flytte det til en effektiv cellefabrik. Derfor vælger de at flytte genet til en ekspressionsvektor, som også indeholder de vigtige regulerende områder, som fx en stærk promoter, så genet bliver effektivt transkriberet i en ny, fremmed celle.

3. Bestem, hvilken celletype der skal producere proteinet

Der skal også vælges den produktionsorganisme, som skal anvendes som ‘fabrikken’. Der findes overordnet to forskellige celletyper: prokaryote og eukaryote. Disse varierer på flere områder, og i designet af en rekombinant produktion må der tages højde for fordelene og ulemperne ved brugen af den ene eller den anden slags celler.

De mindre prokaryote organismer er bl.a. bakterierne. De har den fordel, at de er simplere og hurtigere at arbejde med. Men prokaryoter har ikke det nødvendige indre maskineri til at foretage avancerede, afsluttende ændringer i det protein, som de skal producere. Fx kan de mangle evnen til at folde proteinets vigtige tredimensionelle struktur korrekt eller tilføje sukker-grupper til proteinet (glykosylering), som kan være vigtige for fx medicinske proteiners funktion. I cellefabrikker, hvor man kan nøjes med en prokaryot organisme, kan valget fx falde på bakterierne Escherichia coli eller Bacillus subtilis, der er simple og nemme arbejdsorganismer.

I andre tilfælde vil man i stedet vælge en eukaryot organisme. Her bliver bagegæren Saccharomyces cerevisiae (figur 15) ofte brugt, da den også er nem at arbejde med genetisk, og dens indre reaktioner er meget velkendte.

De eukaryote celler indeholder et endoplasmatisk reticulum, der kan modtage de nye, translaterede proteiner for at foretage eventuelle glykosyleringer eller andre modifikationer.

Til rekombinant produktion af visse medicinske proteiner, som fx EPO, kræves faktisk så komplicerede glykosyleringer, at der i stedet må bruges celler udvalgt fra de eukaryote mammale organismer (dvs. pattedyr, som fx hamstere). Mammale celler efterligner de menneskelige glykosyleringer meget bedre end simplere eukaryoter, som fx gær. Men mammale celler er meget mere skrøbelige, langsomme og kræver nænsom pasning! Det kan sågar også være nødvendigt at tilsætte dyrt serum fra dyreblod i næringsmediet, for at de skal gro godt.

Andre avancerede celletyper kan være insektceller eller skimmelsvampe.

 

Figur 15. Saccharomyces cerevisiae-celler (bagegær). De små, nye celler dannes ved knopskydning fra de store.

 

3. Kort fortalt: Den celletype, der ønskes brugt til at producere det biologiske stof, skal vælges med omhu. Bakterier er simple, men hurtige og nemme. Avancerede medicinske proteiner vil typisk bedre blive dannet af celler fra pattedyr, som er meget vanskeligere at dyrke.

Kort, fiktivt eksempel: Forskerne vil helst lave en meget simpel cellefabrik, og de vælger derfor bakterien E. coli som produktionscelle. De tror nemlig ikke, at deres vaskeenzym er for avanceret at danne, nu hvor det også naturligt bliver produceret af en bakterie.

4. Skab DNA-sekvensen og indsæt i cellen (gensplejsning)

Hele det nye, rekombinante DNA, der skal indsættes i cellen, findes selvfølgelig ikke færdigt sammensat nogen steder i naturen. De enkelte DNA-sekvenser (fx selektionsgen, promoter og proteinkodende region) skal derfor sættes sammen med hjælp fra genteknologien. Til dette findes der forskellige metoder. For eksempel kan det proteinkodende DNA, som nævnt sættes ind i en færdig ekspressionsvektor ved brug af restriktionsenzymer og ligase.

Figur 16. Ved transformation optager en celle fremmed DNA.

 

I forskning og udvikling, hvor der ikke altid er tid til de ældre metoder til at sammensætte DNA, er det omkring udgangen af 2000’erne blevet økonomisk realistisk at bestille hele den færdigt sammensatte DNA-sekvens. DNA-sekvensen bliver da kemisk syntetiseret af specialiserede syntetiseringsfirmaer

I det virtuelle laboratorium vil du få syntetiseret hele dit designede DNA kemisk på denne måde.

Selve indsættelsen af DNA’et i den nye celle kan foregå på forskellige måder. Alle måderne har det til fælles, at cellens ydre membran gøres gennemtrængelig, så det nye DNA kan bevæge sig (diffundere) fra opløsningen og ind i cellen (figur 16). Optagelsen af fremmed DNA kaldes transformation.

I det virtuelle laboratorium benytter vi elektroporation som transformationsmetode. Her udsættes cellerne for et kortvarigt, højt elektrisk felt.

Der findes dog også andre tricks for at få en celle til at optage det fremmede DNA

Kort fortalt: Det nye DNA skal først skabes. Det kan ske ved kemisk syntese (dannelse) eller med restriktions- og ligase-enzymer (klippe og klistre). Derefter skal cellerne optage DNA’et. Denne proces kaldes transformation.
Kort, fiktivt eksempel: Forskerne indsætter genet i ekspressionsvektoren. De tilsætter DNA’et til en lille opløsning med bakteriecellerne, som de giver stød med elektroporatoren. Nu har nogle af coli-cellerne forhåbentligt optaget genet.

 Figur 17. Kun de gensplejsede celler vil kunne gro på næringsplade med antibiotikum, fordi de har opnået et resistensgen i gensplejsningen.

 

5. Tjek, om gensplejsningen lykkedes

Kun meget få celler vil rent faktisk ende med at optage DNA’et efter en gensplejsning. For at undgå at komme til at udvælge en af de upåvirkede celler, når der arbejdes videre, efterfølges transformationen af en selektion (udvælgelse)

Selektionen betyder, at kun de få, gensplejsede celler kan overleve.

I selektion bruges et selektionsgen, som også sidder i ekspressionsvektoren (figur 14). Selektionsgenet giver de korrekt transformerede organismer en overlevelsesfordel, fx resistens over for et antibiotikum. I en selektion med antibiotikum kan organismerne udplades på en petriskål med et antibiotikumholdigt medium. Her vil kun de transformerede celler kunne vokse videre. Hvis en cellekoloni vokser frem, er den derfor højst sandsynligt gensplejset (figur 17).

Nogle gange er selektionsgener ikke kun nødvendige for at udvælge en transformeret celle, men også for at tvinge cellen til at beholde DNA’et bagefter. Det hænder nemlig, at ikke alle celler under de næste celledelinger får en kopi af ekspressionsvektoren med. Det kan ske, hvis det indsatte DNA ikke er sat fast som en del af kromosomerne, men sidder i en ekspressionsvektor, som repliceres (kopieres) uafhængigt af kromosomerne. Cellerne uden vektoren gror gerne hurtigere, fordi de ikke skal tynges af at producere produkter, som for cellen blot er ligegyldigt protein. De vil derfor begynde at udkonkurrere de langsommere, gensplejsede celler.

Cellerne kan tvinges til at fastholde DNA’et ved at fortsætte tilsætningen af antibiotikum. Her dør de celler, som måtte have tabt DNA’et (og dermed selektionsgenet).

Som nævnt kan DNA’et indsættes direkte i et kromosom i cellen som alternativ til at indsætte DNA’et i en ekspressionsvektor. Når DNA’et først sidder i kromosomet, er der ikke den samme risiko for, at DNA’et forsvinder igen. I cellefabrikker i industrien er dette bl.a. ønskeligt for at undgå brugen af antibiotika. Ekspressionsvektorer bruges især gerne i de indledende forsøg, mens indsætning af DNA’et på cellens kromosom mere bruges til færdige cellefabrikker.

En genetisk variant af en organisme kaldes en stamme, transformant eller mutant. De nye gener i stammen gør den (forhåbentlig) til en effektiv, kommende cellefabrik. Det kan bekræftes endeligt, om det nye DNA er sat ind som planlagt, ved at foretage en DNA-sekventering af det område af kromosomerne, der skulle ændres.

Southern blotting kan også anvendes til at fastslå, at en bestemt DNA-sekvens er til stede, fx det indsatte gen

Efter priserne for nylig er faldet på DNA-sekventering, er det dog tit det mest attraktive valg.

5. Kort fortalt: Det er sjældent lige til at se på en celle, om den har optaget det DNA, man har villet gensplejse ind i den. Derfor skal man bruge selektion til at udvælge de korrekt gensplejsede celler. For at være helt sikker kan man desuden vælge at aflæse selve DNA’et, hvilket kaldes sekventering.

Kort, fiktivt eksempel: De fleste celler overlevede ikke elektroporatorens elektriske felt, men en lille del ser ud til at kunne vokse i et medium med antibiotikum. Dette betyder, at disse celler nu formentlig har det nye gen, fordi det blev indsat sammen med et gen for antibiokaresistens i en ekspressionsvektor.

 

Protein eller metabolit?

Cellefabrikkens produkt kan være et protein eller en metabolit, og det er vigtigt at forstå forskellen. Proteiner er de direkte produkter, der skabes ud fra den indsatte DNA-sekvens, fx insulin. Metabolitter er derimod det overordnede navn for alle de stoffer, der dannes i cellen ved biokemiske reaktioner. Reaktionerne foretages af enzymatiske proteiner, som fx kan være skabt fra en indsat DNA-sekvens. Cellens DNA afgør således også, hvilke metabolitter der produceres, ved at kode for de ansvarlige enzymatiske proteiner. Metabolitterne er typisk væsentligt mindre end proteinerne.

I nogle få cellefabrikker er man interesseret i cellemassen og ikke dens produkter. Fx er et projekt under udvikling, hvor havalger dyrkes op til brug som biobrændsel.

6. Dyrk cellefabrikken (fermentering)

Den nye genmodificerede organisme er i princippet klar allerede nu til at producere det rekombinante protein eller metabolit i store mængder. Men for at få det største udbytte vil man typisk først eksperimentere i mindre laboratorieskala for at finde de optimale forhold. Mikroorganismer kan være stædige, besværlige producenter, der fx kun producerer nok, hvis de bliver sultet svagt med næringen eller oplever en bestemt pH-værdi! Årsagen findes gerne i cellens indre mekanismer, som hele tiden sørger for at styre de forskellige biokemiske reaktioner. Disse mekanismer kan være svære, men nødvendige, at forstå for at udvikle en effektiv cellefabrik.

Produktionen, der forløber, mens mikroorganismerne dyrkes, kaldes fermentering (eller gæring). Den foregår for det meste i tanke, der har en størrelse fra en halv liter i laboratorierne til op mod 200.000 liter i industrien (se figur 18).

 

Figur 18. Små laboratorie-fermentorer, hvor cellefabrikker kan dyrkes og undersøges. Fermentorer fra Institut for Systembiologi, DTU.

 

 

6.  Kort fortalt: Dyrkningen af mikroorganismerne kaldes fermentering. Der foretages gerne mange små forsøgs-fermenteringer for at finde de optimale forhold.

Kort, fiktivt eksempel: Forskerne kan nu dyrke (fermentere) deres celler i små forsøgstanke for at producere vaskeenzymet. På den måde kan de eksperimentere med temperatur, pH, osv. for at optimere cellefabrikkens udbytte og hastighed

 

7. Oprensning til færdigt produkt

Når en fermentering er løbet til ende, høstes fermenteringsblandingen. En høstet fermenteringsblanding består af de tilbageværende næringssalte, celler og deres udskilte metabolitter. Under fermenteringen produceres produktet enten intracellulært (inden i cellerne) eller ekstracellulært, hvor de eksporteres ud af cellen. Derfor venter der efter fermenteringen en svær og vigtig udfordring med at sikre en høj andel af produktet i en acceptabel renhed.

Kravet til renhed er meget højt for medicinske stoffer, mens produkter til industriel brug typisk kan accepteres i lidt lavere renhed. Årsagen til, at det kan være fordelagtigt at acceptere en lavere renhed, skyldes, at en mindre del af produktet går tabt under oprensningen, når der stilles lavere renhedskrav. Desuden betyder små urenheder ikke altid så meget. I oprensning af enzymer kan fx 70 % gå tabt undervejs.

Design af en mikrobiologisk oprensningsproces kræver både kendskab til de biologiske og kemiske forhold for det aktuelle produkt og fermenteringsblanding. Processen er typisk sat sammen af en række trin, alt efter behov. Blandt de vigtige er filtrering, centrifugering og kromatografi.

Produktets renhed og kvalitet kan til sidst sikres ved test med kromatografisk udstyr.

Og hvad bliver der af alle cellerne (biomassen) efter fermenteringen? Hvis de slås ihjel med varmebehandling, kan de fx blive til gavn en sidste gang som næringsrigt gødning på markerne.

Hvis produktet består kvalitetstesten, er det nu klar til pakning og salg, såfremt det har myndighedernes godkendelse.

7. Kort fortalt: Når cellerne er færdige med at producere deres produkt, skal det værdifulde nye produkt oprenses fra alle celleresterne og de andre dannede stoffer. Herefter skal det kvalitetstestes inden salg.

Kort, fiktivt eksempel: Vaskeenzymet skal adskilles fra den høstede fermenteringsblanding. Oprensningsopgaven bliver desværre ekstra besværlig, fordi den valgte bakterie ikke eksporterede enzymet ud af cellen. Efter flere oprensninger er der ikke meget af enzymet tilbage, men heldigvis viser tests dog, at produktet er tilstrækkelig rent. Udviklerne får derfor besked af ledelsen på, at de godt kan skynde sig at optimere cellefabrikken til masseproduktion i store fermenteringstanke.

Især vigtigt at huske:

Cellefabrikker er celler, der fermenteres for at producere et interessant protein såsom insulin eller metabolitter såsom penicillin.

Cellefabrikkerne kan designes ved at gensplejse cellen med en ekspressionsvektor, der indeholder det proteinkodende DNA og de nødvendige genregulerende sekvenser.

  • Selektion kan bruges for at udvælge de rigtigt gensplejsede celler med fx antibiotikaresistens.
  • Cellerne dyrkes ved fermentering, hvor de optimale produktionsforhold skabes mht. næring og temperatur m.m. Til sidst skal produktet oprenses fra alle de øvrige celledele.

Der findes hele 64 forskellige codons (mulige kombinationer af de forskellige fire nukleotider: 43 = 64), men der bruges kun 20 forskellige aminosyrer i cellerne. Derfor er der flere forskellige codons, der koder for samme aminosyre, og det er derfor muligt at vælge blandt flere forskellige codons, når man oversætter aminosyresekvensen til en DNA-sekvens, og stadig opnå samme aminosyre.

Det første codon i et nyt gen skal være startcodonet ATG. Det fortæller nemlig cellen, at her begynder koden for genets protein. Som stopsignal, når proteinkoden er slut, findes der tre mulige stopcodons, fx TAG. Disse start- og stopcodons bliver sammen med resten af genets protein-kodende område aflæst til mRNA i transkriptionen på vejen mod at blive protein.

De DNA-sekvenser, der bliver til protein, starter og slutter med andre ord med hhv. et start- og stop-codon. På deres ydersider findes desuden en række regulerende DNA-sekvenser, der hjælper med at aktivere transkriptionen af genet, så mRNA’et overhovedet dannes (se figur 13). Disse regulerende DNA-sekvenser koder ikke for selve proteinet.

1. Kort fortalt: Genet for det protein eller enzym, cellefabrikken skal danne, skal først findes. Det gøres fx ved at oversætte aminosyrerne i proteinet ét ad gangen til deres codons, som er DNA.

Kort, fiktivt eksempel: Et hold forskere vil gerne fremstille et nyt lovende vaske-enzym, som de har fundet i en kulde-elskende bakterie på Grønland. Dette protein vil måske være rigtig godt i tøjvaske ved de miljørigtige, lave temperaturer. De oversætter derfor proteinets 310 aminosyrer ud fra den genetiske kode, så de kender DNA-sekvensen for det nye enzym. Genet indeholder derfor 930 nukleotider samt et stop-codon.

Figur 12. Et proteins aminosyresekvens (med ét-bogstavsforkortelser) øverst slås op i den genetiske kode, hvorefter det kan oversættes tilbage til det DNA, der koder for det. ATG er fx startcodon og koder for aminosyren methionin (M), mens TAG er stopcodon (koder ikke for nogen aminosyre).

 

Figur 13. Et gen er bygget op af forskellige områder. Codons består af tre nukleotider. Det protein-kodende område består af mange codons.