Transzferrin sejtkultúrában

A transzferrinek jelentősége és felhasználása szérummentes eukarióta, többek között hibridóma és kínai hörcsög petefészek (CHO) sejtkultúrákban

A szérummentes táptalajkiegészítő transzferrin hasznos a biogyártásban; szövetszerkesztés és speciális médiumok:

A transzferrinek az egyláncú glikoprotein izotípusok kiterjedt mikroheterogén csoportját alkotják, amelyek megközelítőleg 78-80 Kd molekulatömegűek. A transzferrin fiziológiailag megfelelő módszer a sejtek vasellátására a kultúrában. A vas transzferrinnel történő szállítása történelmileg a vaskezelési program részét képezte a terápiás fehérjék, például monoklonális antitestek előállítására szolgáló biogyártó rendszerekben. Az állati fehérjéktől és fehérjéktől mentes sejtkultúra-rendszerekre való áttérésre irányuló törekvések arra ösztönözték a fejlesztőket, hogy a transzferrin kis molekulájú alternatíváit keressék. Ezek általában vaskelátorok. A vaskelátorokat nagy körültekintéssel kell használni, mert sok kelátor nem szabályozza a vas redox-ciklusát, amely hozzájárul az oxidatív stresszhez.

A transzferrin nem alkotóeleme a legtöbb kereskedelmi forgalomban kapható klasszikus bázikus táptalajnak. Hagyományosan a sejttenyésztési rendszerbe a szérum-kiegészítő komponenseként került be. Újabban népszerűvé vált a transzferrin hozzáadása az alapközegekhez az ITS, SPIT és SPITE fagyasztott kiegészítők összetevőjeként (lásd a termékeket alább).

A transzferrin és a vaskelátorok használatával történő vaskezelés kémiája és biokémiája rendkívül összetett. A sejtkultúrás rendszerekben a nem megfelelően kezelt vastárolás és -szállítás nagymértékben hozzájárul az oxidatív stresszhez és a fehérjekárosodáshoz. A transzferrin és a vaskelátorok mint sejtkultúra-összetevők teljesebb tárgyalása a Média szakértőnknél található.

A transzferrin elsődleges funkciói a sejtkultúra-rendszerekben:

• A transzferrinek megkönnyítik az extracelluláris vastárolást és -szállítást.
• A transzferrinek fontos extracelluláris antioxidánsok. Fiziológiás körülmények között olyan szorosan kötik meg a vasat, hogy gyakorlatilag nem létezik szabad vas, amely katalizálná a szabad gyökök termelődését.
• A vas transzferrinek általi eljuttatása a sejtekhez receptorok által közvetített és ellenőrzött folyamat. A sejtek az extracelluláris környezetből felvett vas mennyiségét a transzferrin receptorok expressziójának változtatásával szabályozzák

A transzferrin kémiai jellemzői, amelyek hasznos szérummentes médium-kiegészítővé teszik:

A transzferrinek egy kiterjedt mikroheterogén csoportját alkotják az egyláncú glikoprotein izotípusoknak, amelyek megközelítőleg 78-80 Kd molekulatömegűek. A transzferrinek izotípusai a legtöbb biológiai folyadékban megtalálhatók, beleértve a szérumot, az agy-gerincvelői folyadékot, a szinoviális folyadékot és a magzatvizet. A transzferrin mikroheterogenitása mind az állatfajokon belül, mind az állatfajok között fennáll. A mikroheterogenitáshoz egy fajon belül elsősorban a vastartalom, valamint az N-hez kötött glikánláncok szerkezete és szialinsavtartalma járul hozzá. A fajok között a transzferrinek elsődleges aminosav-szekvenciájukban is különböznek.

A transzferrin stabilitását a vas megkötése által kiváltott konformációs változások növelik. A vaskötés növeli a transzferrin affinitását a sejtek transzferrinreceptoraihoz. Úgy tűnik, hogy a transzferrin glikozilációs mintázata nincs jelentős hatással a transzferrinreceptorhoz való kötődésére. Befolyásolhatja azonban a transzferrin kötődését az általános asialo receptorokhoz, valamint az oldatban való felezési idejét.

A transzferrinek nagy affinitással kötik a vasat. A vas két atomja határozottan eltérő affinitással kötődik a transzferrinhez. Az első és a második vasatom stabilitási állandója körülbelül 10³⁰ és 10²⁷. Gyakorlatilag nincs szabad vas, amely részt vehetne a szabadgyök-kémiában, ha a transzferrin olyan sejttenyésztő közegben van jelen, ahol a transzferrin és a vas moláris aránya nagyobb, mint egy. Ha a közegben a vaskoncentráció meghaladja a transzferrin teljes vasmegkötő kapacitását (TIBC), akkor szabad vas létezhet a közegben. A nem kötött vas részt vehet a szabadgyök-kémiában és erősítheti az oxidatív stresszt.

A transzferrin által közvetített vasszállítás általános mechanizmusa:

Két vassal töltött transzferrin molekula kötődik egy transzferrin receptorhoz. Miután megkötötték, a sejt belsejében lévő savas endoszómákba kerülnek. Csökkentett pH-n a vas felszabadul és beépül az intracelluláris fehérjékbe és a tároló molekulába, a ferritinbe. Az apo-transzferrin (vasmentes) visszaáramlik a sejten kívülre és felszabadul. Minden egyes transzferrin receptor ciklus akár négy atom vasat is képes leadni.

A transzferrin visszatöltődése:

A vasnak a transzferrinbe történő betöltése viszonylag lassú, percekig tarthat. A ceruloplazmin ferroxidáz aktivitása másodpercekre gyorsítja a vas transzferrinbe történő betöltődésének sebességét. Úgy tűnik, hogy számos szer in vitro megkönnyíti a ferro vas átalakulását vasas vassá, így az elérhetővé válik a transzferrin általi felvételhez. Ezek közé tartozik a citrát, a bikarbonát és a foszfát. Mindegyik oxidáció azonban szabad gyökök képződésével jár. A ceruloplazmin ezzel szemben megkönnyíti a vas oxidációját ferro-vasszá szabad gyökök képződése nélkül. A ceruloplazmin által közvetített vasoxidációt a di-oxigén vízzé történő átalakulása kíséri. A ceruloplazmin az egyetlen olyan keringő molekula, amely a vas oxidációját ellenőrzött és gyors módon biztosítja a vas oxidációját vas(III)-ból vas(III)-ba.