一、轉(zhuǎn)鐵蛋白簡介

轉(zhuǎn)鐵蛋白（Transferrin，TRF、TF）又稱運鐵蛋白，是在無脊椎動物和脊椎動物的生物液體中發(fā)現(xiàn)的糖蛋白，主要由肝臟制造，轉(zhuǎn)鐵蛋白是體內(nèi)最關鍵的鐵池，它是身體鐵狀態(tài)的重要生化標志物。轉(zhuǎn)鐵蛋白由位于同源N-端和C-端的兩個葉片（Lobe）組成的一種單鏈糖蛋白。人轉(zhuǎn)鐵蛋白共含678個氨基酸殘基，等電點為5.9、分子量為76kD。每分子的轉(zhuǎn)鐵蛋白能攜帶2個三價鐵離子(Fe³⁺)。轉(zhuǎn)鐵蛋白與Fe³⁺的相互作用取決于pH，pH為7.4時，轉(zhuǎn)鐵蛋白與Fe³⁺高效結(jié)合，在酸性pH下兩者分離。它一共有兩個鐵離子結(jié)合位，每個結(jié)合位可以與一個鐵離子結(jié)合。在羧基端（carboxyl terminal）的結(jié)合位與鐵離子有很高的親和力，只會與鐵離子結(jié)合。在氨基端的結(jié)合位則是可以與其他離子結(jié)合，親和力高低如下：鐵>鉻>錳>鎘>鎳。三價鐵離子與轉(zhuǎn)鐵蛋白的結(jié)合需要一個陰離子的存在，通常是碳酸氫鹽。與鐵離子結(jié)合的轉(zhuǎn)鐵蛋白稱為飽和轉(zhuǎn)鐵蛋白或全鐵轉(zhuǎn)鐵蛋白（Holo-transferrin），未與鐵離子結(jié)合的轉(zhuǎn)鐵蛋白稱為脫鐵轉(zhuǎn)鐵蛋白（Apo-transferrin）。

轉(zhuǎn)鐵蛋白主要存在于血漿中，血漿中的轉(zhuǎn)鐵蛋白供應機體絕大部分組織的鐵，而在其不能到達的部位，由這些組織自己合成的轉(zhuǎn)鐵蛋白在局部產(chǎn)生轉(zhuǎn)鐵作用，可自身合成轉(zhuǎn)鐵蛋白的其他組織和細胞還包括室管膜、少突膠質(zhì)細胞、轉(zhuǎn)移性黑色素瘤細胞系以及人乳腺癌細胞系[1]。轉(zhuǎn)鐵蛋白已在各種體液中檢測到，包括血漿、膽汁、羊水、腦脊液、淋巴和母乳。轉(zhuǎn)鐵蛋白的血漿濃度從出生起就穩(wěn)定，范圍為2g/L至3g/L，該蛋白的體內(nèi)半衰期為8天。轉(zhuǎn)鐵蛋白水平對于健康生長非常重要，低于0.1g/L的水平與感染、生長遲緩和貧血的發(fā)病率增加相關。

 
二、轉(zhuǎn)鐵蛋白重要的代謝角色

鐵是幾種代謝途徑和生理過程的重要元素[1]。鐵穩(wěn)態(tài)的維持至關重要，因為變化會減少或過量對人體有害。鐵對所有生物都很重要。它在DNA復制中起著核心作用，其中一種關鍵酶是核糖核苷酸還原酶，需要鐵作為輔助因子。鐵還作為血紅素的輔助因子[2]。然而，游離鐵可能有毒，通過Fenton和Haber–Weiss反應促進自由基形成，從而導致組織氧化損傷。游離鐵通過將氫過氧化物轉(zhuǎn)化為反應性過氧基和烷氧基而引起脂質(zhì)過氧化[3]。此外，TF促進涉及碳水化合物醛基和蛋白質(zhì)氨基的自氧化反應，從而形成糖化產(chǎn)物。由于這些原因，鐵以氧化還原非活性形式運輸是至關重要的。因此，TF的主要作用是將鐵安全地運輸?shù)缴眢w周圍以供應生長細胞。

 
三、轉(zhuǎn)鐵蛋白的作用機理

轉(zhuǎn)鐵蛋白負責運載由消化管吸收的鐵和由紅細胞降解釋放的鐵。以三價鐵復合物（TF-Fe³⁺）的形式進入骨髓中，供成熟紅細胞的生成。轉(zhuǎn)鐵蛋白（TF）結(jié)合鐵是通過與其受體，即Transferrin Receptor 1(TFR1)相互作用而實現(xiàn)的。TFR1 是一種表達于細胞表面的糖蛋白，由兩個同源二聚體的亞基通過二硫鍵連接而成。在細胞表面，TF與Fe³⁺相互作用形成全鐵-TF，并與TFR1受體結(jié)合，在細胞內(nèi)吞作用下進入核內(nèi)體。在偏酸性核內(nèi)體的環(huán)境中，F(xiàn)e³⁺與TF分離，同時前列腺蛋白(STEAP)將Fe³⁺還原為Fe²⁺，并被二價金屬離子轉(zhuǎn)運蛋白1（DMT1）轉(zhuǎn)運到細胞質(zhì)中，然后釋放了Fe³⁺的TF與TFR1組成TF/TFR1復合物，通過胞吐作用回游到細胞表面。在細胞表面，轉(zhuǎn)鐵蛋白（TF）與受體TFR1分離，成為脫鐵-TF，然后再與Fe³⁺重新結(jié)合參與鐵循環(huán)。整個過程完成后TF和TFR1被循環(huán)利用，進入細胞攝取鐵的下一個周期中。
 

 

 
四、轉(zhuǎn)鐵蛋白在細胞培養(yǎng)中的重要作用

傳統(tǒng)的細胞培養(yǎng)基由基礎培養(yǎng)基添加胎�；蛐∨Ｑ�清組成。血清是一種含有細胞生長所需生長因子的補充劑。而血清制品的定義不明確的性質(zhì)對于下游研究和治療應用是不可取的，并且存在批次間差異。同時，血清可能含有細胞生長抑制因子和毒性因子，存在潛在毒性，血清的獲取成本高。血清由于成分不完全明確，給細胞培養(yǎng)的標準化帶來困難，同時也給細胞表達目的產(chǎn)物純化等下游操作帶來困難。為了克服與血清相關的不一致性能，無血清培養(yǎng)基是絕對必要的。
 

細胞無血清培養(yǎng)基通常含有多種維生素、氨基酸、無機鹽、微量元素、激素、生長因子以及結(jié)合轉(zhuǎn)運蛋白等，部分培養(yǎng)基包含動物來源或微生物重組表達的細胞外基質(zhì)。
 

轉(zhuǎn)鐵蛋白對于確保足夠的細胞增殖和功能至關重要，對于絕大部分細胞系在無血清培養(yǎng)基中生長是必需的，為絕大多數(shù)無血清培養(yǎng)基必需添加物組分，通過與轉(zhuǎn)鐵蛋白受體(Transferrin Receptor, TFR) 相互作用，在無血清細胞培養(yǎng)過程中發(fā)揮重要功能。轉(zhuǎn)鐵蛋白能與三價鐵離子可逆性結(jié)合，調(diào)節(jié)鐵離子轉(zhuǎn)運及代謝，維持細胞內(nèi)的鐵以及鉻、錳、鎘、鎳等多種金屬離子的平衡穩(wěn)態(tài)�？删S持細胞的生長和增殖，有類似于生長因子的功能。而且，轉(zhuǎn)鐵蛋白也是一種重要的胞外抗氧化劑，可以避免細胞外環(huán)境中自由基的產(chǎn)生，防止細胞受到傷害。
 

總而言之，轉(zhuǎn)鐵蛋白是無血清培養(yǎng)體系中的重要成分，研究表明飽和鐵形態(tài)的轉(zhuǎn)鐵蛋白對于促進細胞生長是最有效的形態(tài)。對于雜交瘤，黏連細胞和懸浮細胞系，在細胞培養(yǎng)過程中，應保持培養(yǎng)基中轉(zhuǎn)鐵蛋白濃度在0.5-100μg/ml。針對不同的細胞系，需要選擇最合適的濃度。

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參考文獻

1. Gomme PT, McCann KB, Bertolini J. Transferrin: structure, function and potential therapeutic actions. Drug Discov Today 2005;10:267-273.

2. Li H, Qian ZM. Transferrin/transferrin receptor-mediated drug delivery. Med Res Rev 2002;22:225-250.

3. Rice-Evans C, Green E, Paganga G, Cooper C, Wrigglesworth J. Oxidised low density lipoproteins induce iron release from activated myoglobin. FEBS Lett 1993;326:177-182.

4. Devireddy LR, Myers M, Screven R, Liu Z, Boxer L. A serum-free medium formulation efficiently supports isolation and propagation of canine adipose-derived mesenchymal stem/stromal cells. PLoS One 2019;14:e0210250.