11096-37-0 / 轉鐵蛋白的生理功能

概述^[1]

轉鐵蛋白，又稱為鐵傳遞蛋白、運鐵蛋白，英文名字為transferrin，縮寫為TRF，轉鐵蛋白是一種重要的β-球蛋白，是脊椎動物體內鐵的運輸者。轉鐵蛋白是血漿中主要的含鐵蛋白質，負責運載由消化管吸收的鐵和由紅細胞降解釋放的鐵。以TRF-Fe3+的復合物形式進入骨髓中，供成熟紅細胞的生成。自1945年Holmberg和Laurell首次在人血清中發(fā)現這種非血紅素結合鐵的轉鐵蛋白以來，人們又在豬等其它哺乳動物以及魚類、兩棲類及爬行類的血清中發(fā)現了TRf的存在，隨后又相繼發(fā)現了乳TRf和卵TRf以及TRf的蛋白類似物。由于TRf具有特殊的生理功能TRf的研究一直受到國際上生命科學工作者的關注，人們已對許多種屬TRf的結構與功能做了大量研究。

生理功能

轉鐵蛋白是體液中不可缺少的成分，不僅參與鐵的運輸與代謝，參與呼吸、細胞增殖和免疫系統的調節(jié)，還能調節(jié)鐵離子平衡和能量平衡，更具有抗菌殺菌的保護功能，因而TRf具有較全面的蛋白質生理功能。

TRf的主要生理功能是把鐵離子從吸收和儲存的地方運輸到成紅細胞供合成血紅蛋白用，或輸送到機體的其它需鐵部位。鐵是生物系統的重要組成部分，在生理條件下以Fe³⁺形式存在。機體中絕大部分的鐵都是血清TRf供給的。TRf的鐵結合量為2mol Fe3+/mol TRf，在生理情況下，TRf分子僅有三分之一被鐵飽和。TRf的兩個鐵離子位點的結合能力是不同的，因此，兩個半分子在結構、序列和功能上是有區(qū)別的。Espara等的一個重大發(fā)現就是TRf的生理功能與溫度的關系。實際上，TRf在60℃加熱時幾乎無變性現象^[2]。魚類血清加熱試驗表明：在56℃左右，TRf變化不大，結合鐵能力基本不發(fā)生變化，但有部分血清蛋白質降解，而100℃時大部分血清蛋白質降解，TRf亦降解。血清Tf的熱穩(wěn)定性可能與其空間結構的穩(wěn)定性有密切關系。

TRf具有抗菌殺菌、自我保護的抗病性能，是抑制細菌繁殖的重要因子。細菌蛋白酶消化試驗表明：含鐵TRf和脫鐵TRf均不能被細菌的胞外蛋白酶消化，而且仍具有很強的鐵結合能力。由于TRf具有螯合鐵的能力，而鐵是許多細菌和病毒生長的重要因子，因此TRf可抑制細菌的生長。OTf和LTf也存在于許多細胞中，在卵和乳中扮演非常重要的角色。TRf的抗菌和抗病機理可能有三個方面，一是TRf的螯合鐵特性；二是TRf的遺傳多態(tài)性；三是TRf的糖基(碳水化合物)。糖基的位置和長短，直接影響TRf的結構域結合鐵離子，去糖基的TRf會失去抑制細胞生長的作用。

介導吸收圖示^[3]

下圖為轉鐵蛋白和轉鐵蛋白受體介導的鐵吸收過程。鐵是機體必需元素之一 ,對氧的運輸、儲存、活化、細胞增殖等一系列反應具有重要作用。 然而，當鐵過量與氧反應 ,產生活性自由基損傷細胞膜、蛋白質和 DNA 時 ,即為有害金屬。 當鐵過少時又易引起貧血、神經退化等一系列疾病。 人和其它哺乳動物不存在有效的細胞外排途徑 ,只有通過腸上皮細胞對鐵的吸收及其向血液的運輸加以控制。小腸上皮細胞能夠感受鐵的含量控制這一過程。機體對鐵的吸收主要通過 Tf/TfR 介導的跨膜運輸。在生理 (pH7.4) 條件下，Tf 兩端結構域的兩小亞基能夠關閉 ,高親和力結合一個 Fe^{3 +} ，形成 Fe₂-Tf 。復合體中 Fe³⁺ 與 Tyr (517、426) 的兩個氧原子、His(585) 的氮原子、Asp (392) 的氧原子和兩個 CO3^{2 -} 的氧原子形成扭曲的八面體 ,而 Asp (63) 、Tyr (188) 、Try(95) 、His(249) 構成 Fe³⁺的配體。 胞外 Fe₂-Tf 與膜表面 TfR 結合 ,在籠形蛋白的協助下 ,由 TfR 介導 ,Fe₂-Tf-TfR 與質膜內陷形成胞吞體。 胞吞體在胞內轉運過程中逐漸與籠形蛋白解離。 在胞吞體膜質子泵的作用下 ,胞吞體酸化 ,pH下降到5.5，Tf兩小亞基上的 Lys (209、301) 酸化，啟動雙 Lys 開關機制 ,迫使兩小亞基分開釋放 Fe³⁺。 在還原酶作用下 ，Fe³⁺ 被還原成 Fe²⁺ , ,由膜二價金屬轉運體 DMT1轉運至細胞質。 釋鐵后的脫鐵 Tf-TfR 經胞吐作用回游到質膜 ,Tf與TfR 解，Tf再與 Fe³⁺ 結合后重新循環(huán)。細胞內 Fe²⁺被血紅素 ,細胞色素結合或被鐵蛋白螯和作為儲備鐵備用

研究方向

（1）一種新的轉鐵蛋白壓電免疫傳感器的研究。一種基于等離子體聚合膜、結合聚電解質設計的轉鐵蛋白壓電免疫傳感器。 采用輝光放電等離子體聚合技術，在石英晶體上沉積一層正丁胺聚合膜， 再在膜上自組裝一層易再生的、帶負電的聚電解質，調節(jié)抗體溶液的pH值使其帶正電，經靜電吸附包被抗體后用以測定抗原。探討了自組裝聚電解質的濃度和自組裝時間，抗體的包被濃度、包被時間和pH值以及免疫反應的酸度、溫度及響應頻率與時間的關系等實驗條件的影響?？疾炝藗鞲衅鞯撵`敏度、選擇性、重現性和再生性能。用傳感器測定人血清中轉鐵蛋白的線性范圍為0.10～12.65μg/mL. 將其用于實際樣品中轉鐵蛋白的測定, 結果與酶聯免疫法基本一致。^[4]

（2）轉鐵蛋白-轉鐵蛋白受體在腫瘤主動靶向治療中的應用。轉鐵蛋白-轉鐵蛋白受體介導的給藥系統可以提高腫瘤細胞對藥物的攝取量，降低藥物毒性，提高藥物的主動靶向性。研究轉鐵蛋白和轉鐵蛋白受體的特點,轉鐵蛋白-轉鐵蛋白受體介導的納米給藥系統的分類,轉鐵蛋白-轉鐵蛋白受體在腫瘤疾病靶向治療中的應用,并指出了當前轉鐵蛋白-轉鐵蛋白受體及其介導的納米給藥系統在腫瘤治療上的不足與發(fā)展前景。^[5]

參考文獻

[1] 龍華, 曾勇, 鄭英. 轉鐵蛋白的研究與發(fā)展[J]. 中國生物工程雜志, 2001, 21(2):32-39.

[2]王革新，孫南翔，王者鵬等，化學試劑，1991,13（4）:244-247.

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