一、轉(zhuǎn)鐵蛋白(TF)的結(jié)構(gòu)

TF 含有679個(gè)氨基酸殘基，分子量約為79kD，等電點(diǎn)約為6.6。TF氨基酸序列包含38個(gè)半胱氨酸殘基，可形成19對二硫鍵，對蛋白結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定起重要的作用，含3個(gè)N糖基化位點(diǎn)。TF由2個(gè)具有相似結(jié)構(gòu)的鐵結(jié)合結(jié)構(gòu)域所組成，包括N端結(jié)構(gòu)域（336aa）和 C 末端球形結(jié)構(gòu)域（343aa），2 個(gè)結(jié)構(gòu)域之間通過短間隔序列連接。

在結(jié)構(gòu)域中的Fe3+ 結(jié)合位點(diǎn)分別有4個(gè)保守氨基酸，包括2個(gè)酪氨酸、1 個(gè)天冬氨酸和1個(gè)組氨酸，這些殘基以八面體形式排列 。 此外，F(xiàn)e3+結(jié)合位點(diǎn)還需要由碳酸根離子提供2個(gè)氧分子來維持鐵原子的穩(wěn)定。在Tf 結(jié)合位點(diǎn)附近，Gly-65、Glu-83、Tyr-85、Arg124、Lys-206、Ser-248 和 Lys-296 在鐵的釋放過程中具有關(guān)鍵作用。位于N末端相反結(jié)構(gòu)域上的Lys-206和Lys-296 堿基對的質(zhì)子效應(yīng)可誘導(dǎo)TF“開放”或“ 關(guān)閉”構(gòu)象。

二、轉(zhuǎn)鐵蛋白的功能

鐵是維持細(xì)胞生長繁殖及代謝活動(dòng)所必需的元素之一，機(jī)體內(nèi)絕大多數(shù)游離鐵是由轉(zhuǎn)鐵蛋白運(yùn)輸傳遞。轉(zhuǎn)鐵蛋白（TF）是血漿中主要的結(jié)合并轉(zhuǎn)運(yùn)鐵的β球蛋白，主要負(fù)責(zé)運(yùn)載由胃腸道吸收的鐵和由紅細(xì)胞降解釋放的鐵。在人血清中，TF的濃度約為2.5 g/L，其中30%被鐵占據(jù)，主要有3種類型，全鐵轉(zhuǎn)鐵蛋白(holo-TF)，部分飽和轉(zhuǎn)鐵蛋白（Sidero-TF）和脫鐵轉(zhuǎn)鐵蛋白（apo-TF）。

在細(xì)胞外區(qū)域 （pH ≈ 7.5） 中，TFR 對鐵結(jié)合 TF （holo-TF） 的結(jié)合親和力高于非鐵結(jié)合形式 （apo-TF），導(dǎo)致鐵結(jié)合的 TF 隨后內(nèi)化并在細(xì)胞表面釋放 apo-TF。而在內(nèi)體 （pH ≈ 5.6） 中，TFR 與 apo-TF 的結(jié)合優(yōu)先于全鐵 TF，導(dǎo)致 TFR 將 apo-TF 從內(nèi)體運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞外膜.在這樣的過程中，鐵被輸送到細(xì)胞中，TF 被回收。

鐵對體外的細(xì)胞培養(yǎng)非常重要，轉(zhuǎn)鐵蛋白作為一些酶的輔因子，參與了細(xì)胞的多種生理功能，其中至少有如下三個(gè)重要方面：

1. 參與細(xì)胞的呼吸代謝

線粒體是細(xì)胞氧化代謝的部位和能量中樞，其中，線粒體膜上的琥珀酸脫氫酶扮演著關(guān)鍵角色。鐵即是琥珀酸脫氫酶的一部分，參與細(xì)胞的氧化代謝和能量生成。

2. 保護(hù)細(xì)胞不受氧化損傷

鐵作為鐵卟啉結(jié)構(gòu)的核心，是過氧化氫酶和過氧化物酶等酶的關(guān)鍵組成部分，能消除過氧化氫和酚類、胺類、醛類的毒性，使細(xì)胞免于遭受H2O2等過氧化物帶來的損傷，為細(xì)胞提供抗氧化防御，使細(xì)胞更健康。

3. 提高細(xì)胞密度和存活率

鐵是細(xì)胞增殖所必需的元素。如果沒有鐵，細(xì)胞就不能在增殖時(shí)從G1期進(jìn)入到S期。缺鐵會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞凋亡和死亡。如果缺乏鐵， 細(xì)胞復(fù)制時(shí)DNA合成將受到影響，它是核糖核苷酸還原酶的組成部分。而核糖核苷酸還原酶是細(xì)胞在合成DNA過程中，將核糖核苷酸轉(zhuǎn)變成脫氧核糖核苷酸的限速酶。

三、轉(zhuǎn)鐵蛋白在無血清培養(yǎng)中的應(yīng)用

 轉(zhuǎn)鐵蛋白（Transferrin）是細(xì)胞培的關(guān)鍵成分，尤其在無血清培養(yǎng)基（Serum-Free Media, SFM）中，TF已經(jīng)在單克隆抗體、重組蛋白生產(chǎn)，免疫細(xì)胞，干細(xì)胞培養(yǎng)等生物制造中被大規(guī)模應(yīng)用。

1. 細(xì)胞生長與產(chǎn)量提升

在無血清培養(yǎng)基（SFM）中添加TF，可支持CHO細(xì)胞高密度培養(yǎng)、延長生產(chǎn)周期，提升蛋白產(chǎn)量。

在雜交瘤的無血清培養(yǎng)基中添加TF的可提升細(xì)胞增殖速率和存活率。

轉(zhuǎn)鐵蛋白通過鐵穩(wěn)態(tài)調(diào)控減少蛋白糖型異質(zhì)性，確保藥物批間一致性。

用于CAR-T、NK細(xì)胞及間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）無血清培養(yǎng)，維持細(xì)胞活力與功能特性。

2. 配方簡化與標(biāo)準(zhǔn)化

TF作為ITS（胰島素–轉(zhuǎn)鐵蛋白–硒）或SPIT/SPITE等補(bǔ)充劑核心成分，替代血清，實(shí)現(xiàn)無動(dòng)物源、可定義配方，降低批間差異。

3. 替代化學(xué)螯合劑

化學(xué)螯合劑（如EDTA、檸檬酸鹽）難控紅ox循環(huán)，易生成自由基；TF結(jié)合的優(yōu)勢在于依托天然受體介導(dǎo)、無副產(chǎn)自由基。

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