轉(zhuǎn)鐵蛋白在細(xì)胞培養(yǎng)中的關(guān)鍵作用

簡介

轉(zhuǎn)鐵蛋白又稱為血清轉(zhuǎn)鐵蛋白、β-1 金屬結(jié)合球蛋白、TF。轉(zhuǎn)鐵蛋白主要存在于血漿中，是一種鐵結(jié)合血漿糖蛋白，負(fù)責(zé)運(yùn)載由消化管吸收的鐵和由紅細(xì)胞降解釋放的鐵，以三價(jià)鐵復(fù)合物（Tf-Fe3+）的形式進(jìn)入骨髓中，供成熟紅細(xì)胞的生成。

人轉(zhuǎn)鐵蛋白（Human Transferrin）主要在肝臟合成，在血漿、膽汁、羊水、腦脊液、淋巴液和乳汁等體液中廣泛存在，尤其在血漿中含量最高，作為一種雙葉糖蛋白，轉(zhuǎn)鐵蛋白擁有一個(gè)N端葉和一個(gè)C端葉，每個(gè)結(jié)構(gòu)域進(jìn)一步細(xì)分為兩個(gè)子結(jié)構(gòu)域。正是在這些子結(jié)構(gòu)域之間的特定間隙中，轉(zhuǎn)鐵蛋白展現(xiàn)出其獨(dú)特的金屬結(jié)合位點(diǎn)，使得每個(gè)轉(zhuǎn)鐵蛋白分子能夠結(jié)合兩個(gè)鐵離子，確保了鐵在體內(nèi)的有效轉(zhuǎn)運(yùn)和利用。

一、機(jī)制

轉(zhuǎn)鐵蛋白以高親和力結(jié)合三價(jià)鐵（Fe³⁺）。兩個(gè)三價(jià)鐵原子以明顯不同的親和力結(jié)合轉(zhuǎn)鐵蛋白。第一和第二鐵原子穩(wěn)定常數(shù)分別約為1030和1027，在細(xì)胞培養(yǎng)基中，當(dāng)轉(zhuǎn)鐵蛋白與鐵的摩爾比大于1時(shí)，大部分鐵都被轉(zhuǎn)鐵蛋白所結(jié)合，因此幾乎沒有游離的鐵離子可以參與自由基化學(xué)反應(yīng)。然而，當(dāng)培養(yǎng)基中的鐵濃度超過轉(zhuǎn)鐵蛋白的總鐵結(jié)合能力（TIBC）時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)游離鐵。這些未與轉(zhuǎn)鐵蛋白結(jié)合的游離鐵離子可能參與自由基化學(xué)反應(yīng)，從而增加氧化應(yīng)激的風(fēng)險(xiǎn)。

在鐵離子的轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，兩個(gè)負(fù)載鐵的轉(zhuǎn)鐵蛋白分子會(huì)與一個(gè)轉(zhuǎn)鐵蛋白受體結(jié)合。這種結(jié)合觸發(fā)了轉(zhuǎn)鐵蛋白及其所攜帶的鐵離子被內(nèi)吞進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部的酸性環(huán)境中。隨著細(xì)胞內(nèi)部pH值的降低，鐵離子被釋放并與細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)和儲(chǔ)存分子（如鐵蛋白）結(jié)合。而失去鐵離子的轉(zhuǎn)鐵蛋白（載脂蛋白-轉(zhuǎn)鐵蛋白）則會(huì)通過胞吐作用被釋放回細(xì)胞外部，并再次參與鐵離子的轉(zhuǎn)運(yùn)循環(huán)。

二、功能：

轉(zhuǎn)鐵蛋白是體液中不可缺少的成分，除了核心功能——鐵的運(yùn)輸與代謝外，它還深度參與呼吸、細(xì)胞增殖和免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，并展現(xiàn)出抗菌殺菌的防護(hù)能力。

1、鐵的儲(chǔ)存與運(yùn)輸專家：轉(zhuǎn)鐵蛋白是鐵離子在體內(nèi)傳輸?shù)年P(guān)鍵載體，負(fù)責(zé)將鐵從吸收和儲(chǔ)存的部位運(yùn)送到紅細(xì)胞，以供合成血紅蛋白，或是輸送到機(jī)體其他需鐵的部位，確保鐵的合理分布與利用。

2、細(xì)胞外的抗氧化衛(wèi)士：轉(zhuǎn)鐵蛋白在生理?xiàng)l件下與鐵離子緊密結(jié)合，幾乎不留下游離鐵，從而顯著減少了鐵催化自由基生成的風(fēng)險(xiǎn)，發(fā)揮了強(qiáng)大的抗氧化保護(hù)作用。

3、細(xì)胞鐵平衡的精細(xì)調(diào)控者：轉(zhuǎn)鐵蛋白向細(xì)胞輸送鐵是一個(gè)經(jīng)過受體介導(dǎo)和精細(xì)控制的過程。細(xì)胞通過調(diào)整轉(zhuǎn)鐵蛋白受體的表達(dá)量，來調(diào)控從外界環(huán)境中攝取的鐵量，維持細(xì)胞內(nèi)鐵離子的平衡，進(jìn)而支持細(xì)胞的正常生長與增殖。

4、免疫與抗菌的雙重防御者：轉(zhuǎn)鐵蛋白不僅是先天免疫系統(tǒng)的重要一員，通過與鐵離子的結(jié)合，它能夠抑制細(xì)菌的生長與存活。此外，轉(zhuǎn)鐵蛋白還具備免疫調(diào)節(jié)功能，如抑制GM-CSF，參與細(xì)胞調(diào)節(jié)，為機(jī)體提供多層次的防御。

三、來源

轉(zhuǎn)鐵蛋白是生長因子，所以幾乎所有細(xì)胞株在無血清培養(yǎng)時(shí)，都需要添加轉(zhuǎn)鐵蛋白以確保細(xì)胞的生長和增殖，并且不同類型的細(xì)胞對(duì)轉(zhuǎn)鐵蛋白結(jié)合物的反應(yīng)不同，結(jié)果會(huì)分化成不同的細(xì)胞。目前轉(zhuǎn)鐵蛋白主要有以下幾個(gè)來源：

牛血清、人血清以及基因重組技術(shù)生產(chǎn)的轉(zhuǎn)鐵蛋白。

1、牛轉(zhuǎn)鐵蛋白（Bovine Transferrin, BTF）

BTF是從牛血清中分離純化得到的轉(zhuǎn)鐵蛋白。

由于牛血清的易獲取性和相對(duì)較低的成本，BTF在實(shí)驗(yàn)室研究中被廣泛使用。

BTF與人轉(zhuǎn)鐵蛋白在結(jié)構(gòu)和功能上有一定的相似性，但在一些特定應(yīng)用中可能存在差異。

從動(dòng)物中提取的轉(zhuǎn)鐵蛋白具有安全性差和批間差大等缺陷，尤其是將提取的轉(zhuǎn)鐵蛋白添加于細(xì)胞培養(yǎng)的無血清培養(yǎng)基中時(shí)，可能會(huì)將病原體帶入細(xì)胞中，污染細(xì)胞。

2、人轉(zhuǎn)鐵蛋白（Human Transferrin, HTF）

HTF是從人血清中分離純化得到的轉(zhuǎn)鐵蛋白。

HTF在醫(yī)療和生物技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用中具有很高的價(jià)值，尤其是在需要高度特異性和生物相容性的應(yīng)用中。

但從人血中提取存在困難，在面臨全球公共衛(wèi)生事件時(shí)尤其如此；有感染肝炎病毒和艾滋病病毒等的危險(xiǎn)，也限制了血漿來源的轉(zhuǎn)鐵蛋白的應(yīng)用；而且轉(zhuǎn)鐵蛋白在同一種動(dòng)物中表現(xiàn)出多態(tài)性，分子存在大小差異，這也可能導(dǎo)致批次間不穩(wěn)定。

3、基因重組轉(zhuǎn)鐵蛋白（Recombinant Human Transferrin，rHTF）

rHTF基因重組技術(shù)通過生物發(fā)酵等方法在體外生產(chǎn)轉(zhuǎn)鐵蛋白。

這種方法可以生產(chǎn)大量高純度的轉(zhuǎn)鐵蛋白，且不受原材料來源的限制。

重組的人轉(zhuǎn)鐵蛋白完全避免了病原體污染的可能性，因此無血清培養(yǎng)基中更應(yīng)該添加重組的人轉(zhuǎn)鐵蛋白。利用基因工程技術(shù)讓人轉(zhuǎn)鐵蛋白基因在宿主中高效表達(dá)，既能大量獲得重組轉(zhuǎn)鐵蛋白，又能克服從血清中獲取的轉(zhuǎn)鐵蛋白的種種缺點(diǎn)。

四、分類

在不同研究中，按其含鐵數(shù)目，分鐵飽和轉(zhuǎn)鐵蛋白（全鐵）、單鐵轉(zhuǎn)鐵蛋白、脫鐵轉(zhuǎn)鐵蛋白。

培養(yǎng)基中應(yīng)該添全鐵轉(zhuǎn)鐵蛋白還是脫鐵轉(zhuǎn)鐵蛋白，要根據(jù)不同培養(yǎng)基的情況進(jìn)行選擇，當(dāng)培養(yǎng)基中不含鐵或鐵含量較低時(shí)，選擇添加全鐵轉(zhuǎn)鐵蛋白；當(dāng)培養(yǎng)基中富含鐵時(shí)，選擇脫鐵轉(zhuǎn)鐵蛋白。

產(chǎn)品特色

知禾提供兩款重組人轉(zhuǎn)鐵蛋白產(chǎn)品，其一為全鐵轉(zhuǎn)鐵蛋白，即飽和鐵狀態(tài)，除發(fā)揮轉(zhuǎn)鐵作用外，自身即可作為細(xì)胞的鐵源，無需在培養(yǎng)基中添加外源性鐵；其二為脫鐵轉(zhuǎn)鐵蛋白，適用于自身富鐵的培養(yǎng)基。

這兩款產(chǎn)品都來源于畢赤酵母，不含有動(dòng)物源成分，無任何血源性病毒感染風(fēng)險(xiǎn)，規(guī)模化發(fā)酵生產(chǎn)，批間穩(wěn)定性高。