Rekombinantinio baltymo ekspresija yra baltymo, gauto iš rekombinantinės DNR, gamyba. Tai yra įprastas metodas molekulinėje biologijoje ir farmacinėje hormonų pakaitalų gamyboje. Rekombinantinė DNR yra specifinė geno dalis, skirta išreikšti vieną produktą šeimininko ląstelėje, vadovaujama specialių cheminių faktorių, kad reikiamas baltymas būtų išreikštas dideliais kiekiais. Daugelis hormonų ir fermentų, kurie istoriškai buvo gauti iš gyvūninių šaltinių, dabar yra sintezuojami rekombinantinių baltymų ekspresijos būdu, tada surenkami ir išgryninami iš šeimininkų ląstelių.
Norint ekspresuoti rekombinantinius baltymus, į šeimininko genomą reikia įvesti kruopščiai atrinktas DNR sekas. Genetinio kodo dalių paėmimas iš vieno organizmo ir įterpimas į kito organizmo ląstelių branduolius yra klonavimo forma. Tai atliekama į branduolį įterpiant rekombinantinės DNR, koduojančios norimą baltymą, seką, kuri inicijuoja geno ekspresiją, transkribuodamas jį į RNR. Rekombinantiniai baltymai surenkami, kai informaciją iš DNR nešančios iRNR dalys migruoja į ribosomas iš ląstelės branduolio ir ten pradeda baltymo gamybą pagal specifinį šabloną.
Ląstelės-šeimininkės pagamins nepakankamą rekombinantinio baltymo kiekį, nebent DNR bus įvesta su atitinkamais vektoriais, kad būtų išreikšta pakankama reikiama genetinė informacija. Baltymų ekspresijos faktoriai yra molekuliniai signalai, kurie turi lydėti rekombinantinę DNR, kai ji įterpiama į šeimininko ląsteles, siekiant užtikrinti, kad tikslinis baltymas bus per daug ekspresuojamas. Tik tokiu būdu rekombinantinio baltymo ekspresija gali pagaminti pakankamai medžiagos farmaciniam ar laboratoriniam naudojimui.
Ribosomų baltymų surinkimas neužbaigia baltymų ekspresijos proceso, nes derliaus nuėmimo metu bakterijų ar mielių ląstelių turinys susimaišo su galutiniu produktu. Išreikšti rekombinantiniai baltymai turi būti išgryninti atskiriant nuo sunaikintų ląstelių dalių gabalėlių. Kartais molekulinė žyma pažymi baltymą, kad jis galėtų prisijungti prie metalo ar kitos medžiagos ir būti atskirtas nuo atliekų. Egzistuoja įvairūs metodai, atsižvelgiant į tokius veiksnius kaip baltymo dydis ir ląstelės-šeimininkės sudėtingumas.
Žmogaus rekombinantinio baltymo ekspresija turi platų komercinį ir medicininį pritaikymą. Daugelis hormonų, antikūnų ir fermentų anksčiau buvo išgaunami iš gyvūnų ar lavonų audinių, bet dabar gaminami sintetiniu būdu, naudojant rekombinantinės DNR technologiją. Du ypač svarbūs pavyzdžiai yra žmogaus augimo hormonas ir insulinas. Daugelis pakaitinių hormonų terapijų remiasi sintetiniais baltymais, kaip ir įvairūs tyrimai, kuriuos savo laboratorijose naudoja molekuliniai ir ląstelių biologai. Daugeliu atvejų bakterijos yra naudojamos kaip paprastų produktų ląstelės šeimininkės, o sudėtingesnė rekombinantinių baltymų, ypač gyvūnų genų, ekspresija gali būti atliekama grybuose ir mielėse.