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轉鐵蛋白在細胞培養(yǎng)中的關鍵作用

瀏覽次數:750 發(fā)布日期:2024-7-23  來源:知禾泰克

簡介

轉鐵蛋白又稱為血清轉鐵蛋白、β-1 金屬結合球蛋白、TF。轉鐵蛋白主要存在于血漿中,是一種鐵結合血漿糖蛋白,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。

人轉鐵蛋白(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,轉鐵蛋白擁有一個N端葉和一個C端葉,每個結構域進一步細分為兩個子結構域。正是在這些子結構域之間的特定間隙中,轉鐵蛋白展現出其獨特的金屬結合位點,使得每個轉鐵蛋白分子能夠結合兩個鐵離子,確保了鐵在體內的有效轉運和利用。

一、機制

轉鐵蛋白以高親和力結合三價鐵(Fe³⁺)。兩個三價鐵原子以明顯不同的親和力結合轉鐵蛋白。第一和第二鐵原子穩(wěn)定常數分別約為1030和1027,在細胞培養(yǎng)基中,當轉鐵蛋白與鐵的摩爾比大于1時,大部分鐵都被轉鐵蛋白所結合,因此幾乎沒有游離的鐵離子可以參與自由基化學反應。然而,當培養(yǎng)基中的鐵濃度超過轉鐵蛋白的總鐵結合能力(TIBC)時,就會出現游離鐵。這些未與轉鐵蛋白結合的游離鐵離子可能參與自由基化學反應,從而增加氧化應激的風險。

在鐵離子的轉運過程中,兩個負載鐵的轉鐵蛋白分子會與一個轉鐵蛋白受體結合。這種結合觸發(fā)了轉鐵蛋白及其所攜帶的鐵離子被內吞進入細胞內部的酸性環(huán)境中。隨著細胞內部pH值的降低,鐵離子被釋放并與細胞內的蛋白質和儲存分子(如鐵蛋白)結合。而失去鐵離子的轉鐵蛋白(載脂蛋白-轉鐵蛋白)則會通過胞吐作用被釋放回細胞外部,并再次參與鐵離子的轉運循環(huán)。

二、功能:

轉鐵蛋白是體液中不可缺少的成分,除了核心功能——鐵的運輸與代謝外,它還深度參與呼吸、細胞增殖和免疫系統(tǒng)的調節(jié),并展現出抗菌殺菌的防護能力。

1、鐵的儲存與運輸專家:轉鐵蛋白是鐵離子在體內傳輸的關鍵載體,負責將鐵從吸收和儲存的部位運送到紅細胞,以供合成血紅蛋白,或是輸送到機體其他需鐵的部位,確保鐵的合理分布與利用。

2、細胞外的抗氧化衛(wèi)士:轉鐵蛋白在生理條件下與鐵離子緊密結合,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險,發(fā)揮了強大的抗氧化保護作用。

3、細胞鐵平衡的精細調控者:轉鐵蛋白向細胞輸送鐵是一個經過受體介導和精細控制的過程。細胞通過調整轉鐵蛋白受體的表達量,來調控從外界環(huán)境中攝取的鐵量,維持細胞內鐵離子的平衡,進而支持細胞的正常生長與增殖。

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

三、來源

轉鐵蛋白是生長因子,所以幾乎所有細胞株在無血清培養(yǎng)時,都需要添加轉鐵蛋白以確保細胞的生長和增殖,并且不同類型的細胞對轉鐵蛋白結合物的反應不同,結果會分化成不同的細胞。目前轉鐵蛋白主要有以下幾個來源:

牛血清、人血清以及基因重組技術生產的轉鐵蛋白。

1、牛轉鐵蛋白(Bovine Transferrin, BTF)

BTF是從牛血清中分離純化得到的轉鐵蛋白。

由于牛血清的易獲取性和相對較低的成本,BTF在實驗室研究中被廣泛使用。

BTF與人轉鐵蛋白在結構和功能上有一定的相似性,但在一些特定應用中可能存在差異。

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

2、人轉鐵蛋白(Human Transferrin, HTF)

HTF是從人血清中分離純化得到的轉鐵蛋白。

HTF在醫(yī)療和生物技術領域的應用中具有很高的價值,尤其是在需要高度特異性和生物相容性的應用中。

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

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

rHTF基因重組技術通過生物發(fā)酵等方法在體外生產轉鐵蛋白。

這種方法可以生產大量高純度的轉鐵蛋白,且不受原材料來源的限制。

重組的人轉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)基中更應該添加重組的人轉鐵蛋白。利用基因工程技術讓人轉鐵蛋白基因在宿主中高效表達,既能大量獲得重組轉鐵蛋白,又能克服從血清中獲取的轉鐵蛋白的種種缺點。

四、分類

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

培養(yǎng)基中應該添全鐵轉鐵蛋白還是脫鐵轉鐵蛋白,要根據不同培養(yǎng)基的情況進行選擇,當培養(yǎng)基中不含鐵或鐵含量較低時,選擇添加全鐵轉鐵蛋白;當培養(yǎng)基中富含鐵時,選擇脫鐵轉鐵蛋白。

產品特色

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

這兩款產品都來源于畢赤酵母,不含有動物源成分,無任何血源性病毒感染風險,規(guī);l(fā)酵生產,批間穩(wěn)定性高。


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