Технология рекомбинантных ДНК используется для соединения целых генов, формируя объединенный белок, который сочетае функции обоих компонентов. При этом, разрабатывая место "стыковки" доменов, надо следить, чтобы соединяемые белки не заблокировали друг друга в процессе фолдинга.
Фолдинг – это процесс укладки вытянутой полипептидной цепи в правильную трехмерную пространственную структуру. Для обеспечения фолдинга используется группа вспомогательных белков под названием шапероны. Они предотвращают взаимодействие новосинтезированных белков друг с другом, изолируют гидрофобные участки белков от цитоплазмы и "убирают" их внутрь молекулы, правильно располагают белковые домены. Шапероны представлены семействами, состоящими из гомологичных по строению и функциям белков, которые отличаются по характеру экспрессии и присутствию в разных компартментах клетки.
В целом шапероны способствуют переходу структуры белков от первичного уровня до третичного и четвертичного, но они не входят в состав конечной белковой структуры.
Новосинтезированные белки после выхода с рибосом для правильного функционирования должны укладываться в стабильные трехмерные структуры и оставаться такими на протяжении всей функциональной жизни клетки. Поддержание контроля качества структуры белка и осуществляется шаперонами, катализирующими укладку полипептидов. Сборка полипротеинов и укладка мультибелковых комплексов также осуществляется шаперонами. Шапероны связываются с гидрофобными участками неправильно уложенных белков, помогают им свернуться и достигнуть стабильной нативной структуры и, тем самым, предотвращают их включение в нерастворимые и нефункциональные агрегаты. В течение своей функциональной жизни белок может подвергаться различным стрессам и денатурации. Такие частично денатурированные белки могут стать, во-первых, мишенью протеаз, во-вторых, агрегировать и, в-третьих, укладываться в нативную структуру с помощью шаперонов. Баланс и эффективность, с которой происходят эти три процесса, определяются соотношением компонентов, участвующих в этих реакциях.
Большинство естественных белков достаточно прочны и сохраняют свою функциональность даже при объединении в большиеструктуры. Применяя технологию слияния белков можно использовать для своих нужд клеточные механизмы транспорта белков. В клетках белки, которые должны быть перенесены к разным клеточным компартментам, отмечаются специальными сигнальными пептидами на концах белковых цепей. Эти пептиды распознаются транспортными системами клетки и, после доставки в нужный компартмент, удаляются. Используя технику рекомбинантных ДНК можно добавить сигнальный пептид к данному белку, направляя его тем самым в специфическую область клетки. Например, можно добавить сигнальный пептид, адресующий белок в секреторные везикулы. Такой белок будет выводиться из клетки во внеклеточную среду, где его уже достаточно легко собрать и очистить. Перспективным также является конструирование химерных белков Химерный белок - протеин, созданный объединением двух или более генов, изначально кодировавших отдельные белки. Трансляция этого гибридного гена порождает белок, который может сочетать некоторые функциональные свойства обоих исходных белков. Рекомбинантные гибридные белки создаются искусственно с помощью техник рекомбинации ДНК.
Комбинируя два белка, можно получить новый, гибридный белок, обладающий функциями обеих компонентов. Например, антираковые иммунотоксины были созданы, комбинируя антитела, которые связываются с раковыми клетками, с белками-токсинами, которые убивают эти клетки Иммунотоксин находит раковую клетку и убивает ее, снижая побочные эффекты традиционной антираковой хемотерапии. Для визуализации клеточных процессов зеленый флуоресцентный протеин из медуз объединяют с исследуемыми белками для того, чтобы обнаружить место нахождение этих белков в организмах (иммунофлуоресценция). Те части организма, в которых синтезируются эти исследуемые белки, будут светиться зеленымсветом.