Proizvodnja rekombinantnih beljakovin je izražanje beljakovin, ki so bile proizvedene s tehnikami rekombinantne DNK. Ta postopek omogoča izdelavo teh snovi v velikih količinah. Takšna množična proizvodnja se izvaja tako za laboratorijske študije kot za industrijsko proizvodnjo.
Ta tehnika se pogosto uporablja za proizvodnjo človeškega rastnega hormona in insulina. Pridobivanje človeškega rastnega hormona s proizvodnjo rekombinantnih beljakovin je velik napredek v primerjavi s pridobivanjem iz trupel, ker je prisotnost beljakovin, pridobljenih iz trupel, občasno povzročila prenos bolezni. Izdelava inzulina na ta način je koristna tudi zato, ker je omogočila izdelavo variant inzulina, ki imajo v telesu različno farmakološko delovanje.
Beljakovine so verige aminokislin, ki jih kodira DNK. Geni, ki kodirajo te beljakovine, so vstavljeni v posebne vektorje ali enote DNK. Izbrani so vektorji, ki bodo proizvedli velike količine želene beljakovine. To je znano kot prekomerno izražanje.
Prekomerna ekspresija se izvaja v posebnih gostiteljskih celicah. Včasih so gostitelji bakterije ali kvasovke. V primerih, ko so beljakovine iz sesalcev, so gostitelji pogosto celične linije žuželk ali sesalcev. Komercialno je na voljo veliko število kompletov, ki olajšajo tako kloniranje gena kot kasnejšo proizvodnjo rekombinantnih beljakovin.
Ti kompleti imajo posebne vektorje, imenovane ekspresijski vektorji, ki imajo poseben promotor za proizvodnjo velikih količin beljakovin. Promotor je del DNK, ki poganja proizvodnjo genskega zaporedja, ki mu sledi. Pogosto je te ekspresijske vektorje mogoče izklopiti in so inducibilni. Zlasti pri bakterijskih gostiteljih je lahko proizvodnja preveč beljakovin hkrati strupena in zavira rast bakterij.
Obstaja več različnih načinov za spodbujanje izražanja. V obeh se bakterije gojijo do določene gostote. Nato bodisi dodamo spojino za indukcijo ali pa temperaturo premaknemo na tisto, pri kateri je promotor aktiven.
Za olajšanje čiščenja beljakovin iz bakterij se kloniranje pogosto izvaja tako, da je na beljakovini oznaka, ki se veže na matriks. To loči beljakovine od celičnih ostankov. Na primer, oznaka molekul histidina na beljakovini se veže na stolpec niklja. Ko je protein vezan, se oznaka odcepi, tako da ostane čista beljakovina, ki jo lahko nato eluiramo iz kolone. Za čiščenje beljakovin s tradicionalnimi metodami lahko traja leta.
Dodaten dejavnik, ki ga je treba upoštevati, je, ali beljakovina zahteva spremembo po začetni proizvodnji. To pogosto velja za beljakovine sesalcev. Bakterije takšnih beljakovin pogosto ne spremenijo pravilno, zato se prekomerna ekspresija teh naprednejših beljakovin pogosto izvaja v celicah žuželk ali sesalcev. Številna biotehnološka podjetja so specializirana za proizvodnjo rekombinantnih beljakovin.