白蛋白在细胞培养中的应用

白蛋白在无血清真核细胞培养中的重要性和应用，包括杂交瘤细胞和中国仓鼠卵巢（CHO）细胞培养

白蛋白是一种无血清培养基添加剂 ，适用于生物制造、组织工程学和特殊培养基

白蛋白用于治疗性单克隆抗体和重组蛋白质的生物制造。它们是许多无血清 细胞培养系统的重要组分，例如杂交瘤细胞和中国仓鼠卵巢（CHO）细胞的培养系统。并非所有白蛋白在培养基中都具有相同的效力。白蛋白活性的主要控制因素包括分子相关特异性配体的质量和相对数量。白蛋白相关配体很大程度上取决于来源动物的营养状态和纯化过程。因此，指定细胞培养系统中的白蛋白可能具有不同的有效性并且必须对其进行控制。配体分析也有助于说明为什么来源于人类(HSA)或牛(FBS)血清的天然白蛋白与重组蛋白在细胞培养中具有不同的效力。

HSA或FBS来源蛋白的潜在污染，如含外源性制剂的白蛋白，是许多生物制造商担心的问题。牛白蛋白的潜在疯牛病（BSE）病毒污染，迫使许多公司尝试避免使用白蛋白以及其他动物源性蛋白质。这促成了无动物源成分 (ACF)培养基的出现。 这是一个取舍问题，应认真权衡在培养基中使用白蛋白的优势及污染风险。

下文列出了白蛋白添加剂的一些优势。这些内容有助于说明白蛋白是对细胞培养具有重要价值的少数蛋白之一。

白蛋白在细胞培养系统中的首要功能

许多体外发现的分子在处于非复合形式时是不稳定或具有毁灭性的。白蛋白的一个主要功能是结合、隔离和稳定一些重要的小分子和离子。在体外，白蛋白是一种多功能的抗氧化剂，其总体抗氧化活性是由多种独立的抗氧化活性组合而成。白蛋白可结合脂肪酸并防止其发生氧化；结合铜并阻止其参与氧化反应；结合半胱氨酸和谷胱甘肽并防止它们发生氧化；结合胆红素和吡哆醛-5’-磷酸盐并防止它们发生氧化；因此，白蛋白是一种牺牲性抗氧化剂。

白蛋白的化学特性使其成为一种有用的无血清培养基添加剂：

白蛋白是一种高度可溶的、分子量为69 kDa的酸性蛋白质。它能够结合阴离子、阳离子和中性分子。白蛋白对许多分子都具有高亲和力和二级结合位点。与白蛋白一级位点结合的配体通常无反应活性，而与二级位点结合的配体通常有反应活性。

人和牛白蛋白前体的氨基酸序列：

以下为普遍认可的序列，但是也存在变体和突变。牛血清白蛋白前体蛋白（607）比人血清白蛋白前体蛋白（609）少两个氨基酸。白蛋白前体的前18个氨基酸提供分泌信号；接下去的6个氨基酸为前导肽，人和牛白蛋白链分别含有585（25-609）和583（25-607）个氨基酸。N端三肽，DAH或DTH，形成铜/镍结合口袋。

人白蛋白氨基酸序列¹

MKWVTFISLLFLFSSAY SRGVFRR DAH KSE VAHRFKDLGE ENFKALVLIA FAQYLQQCPF EDHVKLVNEV TEFAKTCVAD ESAENCDKSL HTLFGDKLCT VATLRETYGE MADCCAKQEP ERNECFLQHK DDNPNLPRLV RPEVDVMCTA FHDNEETFLK KYLYEIARRH PYFYAPELLF FAKRYKAAFT ECCQAADKAA CLLPKLDELR DEGKASSAKQ RLKCASLQKF GERAFKAWAV ARLSQRFPKA EFAEVSKLVT DLTKVHTECC HGDLLECADD RADLAKYICE NQDSISSKLK ECCEKPLLEK SHCIAEVEND EMPADLPSLA ADFVESKDVC KNYAEAKDVF LGMFLYEYAR RHPDYSVVLL LRLAKTYETT LEKCCAAADP HECYAKVFDE FKPLVEEPQN LIKQNCELFE QLGEYKFQNA LLVRYTKKVP QVSTPTLVEV SRNLGKVGSK CCKHPEAKRM PCAEDYLSVV LNQLCVLHEK TPVSDRVTKC CTESLVNRRP CFSALEVDET YVPKEFNAET FTFHADICTL SEKERQIKKQ TALVELVKHK PKATKEQLKA VMDDFAAFVE KCCKADDKET CFAEEGKKLV AASQAALGL

牛血清白蛋白氨基酸序列¹

MKWVTFISLLLLFSSAYS RGVFRR DTH KSE IAHRFKDLGE EHFKGLVLIA FSQYLQQCPF DEHVKLVNEL TEFAKTCVAD ESHAGCEKSL HTLFGDELCK VASLRETYGD MADCCEKQEP ERNECFLSHK DDSPDLPKLK PDPNTLCDEF KADEKKFWGK YLYEIARRHP YFYAPELLYY ANKYNGVFQE CCQAEDKGAC LLPKIETMRE KVLASSARQR LRCASIQKFG ERALKAWSVA RLSQKFPKAE FVEVTKLVTD LTKVHKECCH GDLLECADDR ADLAKYICDN QDTISSKLKE CCDKPLLEKS HCIAEVEKDA IPENLPPLTA DFAEDKDVCK NYQEAKDAFL GSFLYEYSRR HPEYAVSVLL RLAKEYEATL EECCAKDDPH ACYSTVFDKL KHLVDEPQNL IKQNCDQFEK LGEYGFQNAL IVRYTRKVPQ VSTPTLVEVS RSLGKVGTRC CTKPESERMP CTEDYLSLIL NRLCVLHEKT PVSEKVTKCC TESLVNRRPC FSALTPDETY VPKAFDEKLF TFHADICTLP DTEKQIKKQT ALVELLKHKP KATEEQLKTV MENFVAFVDK CCAADDKEAC FAVEGPKLVV STQTALA

白蛋白复合物

在功能性水平上，白蛋白与其他分子结合并将这些分子传递给培养细胞。白蛋白支持体外细胞生长的能力很大程度上取决于其携带的营养配体的类型和数量。通过评估特异性白蛋白配体复合物，将对这一点有更好的理解。

脂肪酸结合

亚油酸、亚麻酸和油酸等脂肪酸均不溶于水溶液，所以必须通过载体分子才能传递至细胞。循环白蛋白通常可运载1个或2个游离脂肪酸。脂肪酸的结合还有助于稳定白蛋白。作为细胞培养添加剂，白蛋白的活性部分取决于其结合和传递给细胞的特异性脂肪酸。

金属结合

血清中含有锌和铜，它们对于细胞的健康非常重要，是细胞培养所需的成分。血清中的大部分锌可与白蛋白结合。铜原子可发生单价氧化还原反应并催化自由基生成，从而使铜具有细胞毒性。在体内，细胞外铜离子与白蛋白结合，削弱了铜的潜在毒性。这是因为每个白蛋白分子都具有一个高亲和性铜结合位点，铜与该位点结合后，将不会参与自由基相关的氧化还原反应。白蛋白还可结合其他二价阳离子，如Ca、Mg、Mn、Cd、Co和Ni。

混合二硫化物或白蛋白

人和牛白蛋白的一级序列34位置上含有非成对巯基，该巯基通常与半胱氨酸或谷胱甘肽等其他巯基分子发生共价结合。细胞培养物中的半胱氨酸非常不稳定，易于被氧化成胱氨酸和其他氧化产物。HSA和BSA通过与半胱氨酸和谷胱甘肽结合形成蛋白质混合二硫化物，有助于防止这些分子被氧化并提高其细胞利用度。

吡哆醛结合

吡哆醛及其磷酸盐，即吡哆醛-5’-磷酸盐，可与氨基酸发生非酶促反应并形成希夫（Schiff）碱。在水溶液中，特别是在含铁水溶液中，这些希夫碱不稳定并且可导致氨基酸降解。在体外，白蛋白在接近其N端的位点上与吡哆醛结合，从而防止吡哆醛与氨基酸体外反应并破坏氨基酸。

核黄素和色氨酸

在水溶液中，核黄素可以与色氨酸结合形成复合物。在光照条件下，该复合物分解为毒性产物。白蛋白可与核黄素及其磷酸盐（黄素单磷酸盐）结合并防止它们发生降解。白蛋白具有单个色氨酸结合位点。

在生理学条件下，许多其他分子可以与白蛋白结合。这些分子包括但不限于阴离子、药物和激素。