L-cysteina w hodowli komórkowej
Co to jest L-cysteina?
L-cysteina i jej produkt utleniania, L-cystyna, są niezbędnymi aminokwasami i powszechnymi suplementami medialnymi w hodowli komórkowej. Suplementy te są często stosowane w produkcji biomateriałów, inżynierii tkankowej i specjalistycznych hodowlach komórkowych, w tym w hodowlach hybrydoma i jajników chomika chińskiego (CHO). Praktycznie wszystkie klasyczne i pozbawione surowicy pożywki zawierają pewną formę L-cysteiny. Oferujemy suplementy L-cysteiny do hodowli komórkowych ze źródeł zwierzęcych i niezwierzęcych:
Rysunek 1:Struktura chemiczna L-cysteiny
Rysunek 2:Struktura chemiczna L-cystyny
L-cysteina w pożywkach do hodowli komórkowych
L-cysteina jest stosunkowo łatwo utleniana do L-cystyny in vitro. Na wydajność i stabilność pożywek do hodowli komórkowych wpływają proporcje różnych jej form. Uzupełnianie pożywek do hodowli bez surowicy jest również skomplikowane ze względu na łańcuchy R. Te łańcuchy R zawierają atomy siarki, które uczestniczą w utlenianiu siarki, redukcji i chemii rodników oraz chemii koordynacji metali.
Miedź w pożywkach może wpływać na rozpuszczalność tych aminokwasów, tworząc kompleksy, które nie mogą być wchłaniane przez komórki. Miedź miedziowa może również redukować cystynę do cysteiny.
L-cysteina jest zawarta w F-12 Coon's Modification, L-15 Medium, McCoy's 5A Modified Medium, MCDB Medium, Ham's F-10 Nutrient Mixtures, Ham's F-12 Nutrient Mixtures, Ham's F-12 Nutrient Mixture Kaighn's Modification (F12K), Serum-Free/Protein Free Hybridoma Medium. Gdy pożywki te są przechowywane jako ciecze, L-cysteina może zostać przekształcona w L-cystynę. W ekstremalnych warunkach L-cysteina może być dalej utleniana.
L-cysteina jest formułowana bezpośrednio w Ames' Medium, Basal Medium Eagle (BME), Click's Medium, Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM), Glascow Modified Eagle's Medium (GMEM), Iscove's Modified Dulbecco's Medium (IMDM), Minimum Essential Medium Eagle (EMEM), RPMI-1640 i inne media.
Dodatkowo, różne proporcje są formułowane w DMEM/Ham's Nutrient Mixture F-12 (50:50), Medium 199, NCTC Medium, Waymouth Medium MB, Williams Medium E. Pożywki stosowane w biomanufakturowaniu i inżynierii tkankowej często zawierają dodatkowe odpowiedniki L-cysteiny, takie jak N-acetylocysteina.
L-cysteina vs L-cysteina
.Cysteina ma wzór empiryczny C3H7O2NS i masę cząsteczkową 121.16. Cystyna składa się z dwóch cząsteczek cysteiny połączonych wiązaniem dwusiarczkowym. Ma wzór empiryczny C6H12O4N2S2 i masę cząsteczkową 240,31. W komórkach obie cząsteczki zawierają atomy siarki, które zapewniają miejsca dla aktywności redoks i transferu elektronów.
Cysteina i cystyna dostają się do komórek przez różne transportery. Pomaga to konkretnym komórkom kontrolować sposób, w jaki wykorzystują L-cysteinę w jej różnych formach. Formami tymi mogą być L-cysteina, L-cystyna, N-acetylocysteina (NAC), mieszane disulfidy lub różne peptydy. Oprócz roli w syntezie białek, cysteina jest funkcjonalną aktywnością tri-peptydu glutationu.
Cysteina pełni również bardzo ważną, choć pośrednią rolę w ochronie komórek przed stresem oksydacyjnym. Jest ona aminokwasem ograniczającym szybkość syntezy tri-peptydu glutationu. Glutation jest głównym wodnym przeciwutleniaczem biorącym udział w blokowaniu peroksydacji lipidów i utleniania kwasu dehydroaskorbinowego. W przypadku braku L-cysteiny lub jej odpowiedników, glutation ulega szybkiemu wyczerpaniu, a komórki umierają
.Podstawowe funkcje L-cysteiny i L-cysteiny w komórkach
Cystyna i cysteina są uważane za aminokwasy nieistotne z żywieniowego punktu widzenia, ponieważ są syntetyzowane w wątrobie ssaków. Jednak w przypadku hodowli komórkowych są one niezbędnymi aminokwasami, które muszą być dostarczane z egzogennego źródła. Stworzenie skutecznej pożywki dla komórek jest skomplikowane, ponieważ te dwa aminokwasy są nieenzymatycznie interkonwertowalne i niestabilne.
Resztki cystyny powstają w wyniku utleniania sulfhydryli cysteiny w białkach. Tworzenie i zakłócanie wewnątrz- i wewnątrzbiałkowych wiązań dwusiarczkowych odgrywa ważną rolę w określaniu struktur drugorzędowych i trzeciorzędowych. Dlatego też utlenianie to może wpływać na strukturę białka w komórce.
Wiele komórek może również metabolizować cysteinę, tworząc hipotaurynę i taurynę. Te dwie cząsteczki pomagają w detoksykacji pożywek do hodowli komórkowych, reagując odpowiednio z wolnymi rodnikami hydroksylowymi i kwasem podchlorawym.
Cysteina może być również zaangażowana w syntezę białek, autooksydację, syntezę glutationu i syntezę enzymu CoA. Zrozumienie ich składu chemicznego i sposobów, w jakie komórki je wykorzystują, jest kluczowym czynnikiem przy projektowaniu skutecznego podłoża hodowlanego.
Cysteine and Cystine Radical Chemistry
In vitro, cysteina jest swobodnie rozpuszczalna i istnieje początkowo jako neutralny aminokwas. Jest niestabilna i ulega nieenzymatycznej autooksydacji, która może być przyspieszona przez kationy żelaza i/lub miedzi. Te zredukowane kationy kompleksują się z aminokwasem, katalizując konwersję nadtlenku wodoru w wolne rodniki hydroksylowe i siarczkowe.
Na utlenianie cysteiny duży wpływ mają metale przejściowe - miedź i żelazo. Jednowartościowe utlenianie cysteiny generuje rodnik tiylowy. Rodnik ten może brać udział w reakcjach z tlenem dwucząsteczkowym, innym rodnikiem tioilowym cysteiny (tworząc cystynę) lub innymi wolnymi rodnikami, propagując proces utleniania.
Rozprzestrzenianie się wolnych rodników kończy się, gdy tiyl cysteiny reaguje z innym wolnym rodnikiem tioilowym. Cystyna jest podatna na dalsze utlenianie, tworząc kwas cysteinowy i inne produkty utleniania. Rodnik cystynowy może również reagować z nadtlenkiem wodoru, tworząc wolny rodnik hydroksylowy.
Opisane reakcje mogą sprawić, że cystyna i cysteina będą niedostępne do użytku komórkowego lub sprawią, że pożywka do hodowli komórkowej będzie toksyczna. Ważne jest, aby zrozumieć ich proporcje i ilości w płynnych pożywkach, których potrzebują komórki. Rodzaje komórek różnią się pod względem zdolności do wchłaniania obu aminokwasów.
Zaloguj się lub utwórz konto, aby kontynuować.
Nie masz konta użytkownika?