细胞培养中的维生素B6、吡哆醛和吡哆醇

维生素B6、吡哆醛和吡哆醇在无血清真核生物中的重要性和用途,包括杂交瘤和中国仓鼠卵巢(CHO)细胞、培养物

 

 吡哆醛和吡哆醇,一种无血清培养基补充剂,可用于生物制造、组织工程及专业培养基:

各种形式的维生素B6是细胞培养必不可少的添加剂。它是基础培养基配方的组成部分。传统上,将维生素B6作为乙醛和吡哆醛、乙醇和吡哆醇、或者乙醛和乙醇添加到细胞培养基配方中。其中一个例外是BGJb培养基,Fitton-Jackson修饰,其中含有吡哆醛-5-磷酸。基础培养基中维生素B6的形式很重要,因为乙醛、吡哆醛和磷酸吡哆醛与伯胺具有化学反应性。任何含有磷酸吡哆醛或磷酸吡哆醛的培养基都具有化学不稳定性。化学不稳定性在用于商业应用的无血清或无蛋白培养基中尤其重要,例如异源蛋白的生物制造和组织工程。

下列培养基只含有吡哆醛或吡哆醛和吡哆醇:

只含有吡哆醛的培养基包括:Ames培养基;Eagle基础培养基(BME);Click培养基;Fischer培养基;Glascow改良Eagle培养基(GMEM);Iscove改良Dulbecco培养基(IMDM);Eagle最低基础培养基(EMEM);Swim S-77培养基;Williams E培养基和各种专有培养基。原始Dulbecco改良Eagle培养基(DMEM)也含有吡哆醛,但几家细胞培养基制造商提供DMEM,用吡哆醇替代吡哆醛。

同时含有吡哆醛和吡哆醇的培养基包括:CMRL-1066培养基;DMEM/Ham的营养混合液F-12(50:50);H-Y培养基(Hybri-Max ®);McCoy 5A改良培养基;199培养基和NCTC培养基。

单独含有吡哆醇的细胞培养基包括:F-12 Coon改良培养基;L-15培养基;MCDB培养基系列;营养混合物,Ham F-10;营养素混合物,Ham F-12;营养素混合物,Ham F-12,Kaighn改良培养基(F12K);RPMI -1640;无血清/无蛋白杂交瘤培养基;Waymouth培养基MB和各种专有培养基。这些培养基受益于改善的稳定性,但需要确定特定细胞能否利用培养物中的吡哆醇。

细胞培养中维生素B6的化学性质和生物利用度对异源蛋白和组织工程生物制造所用培养基的稳定性和实用性具有重要作用。关于维生素B6作为细胞培养成分的更完整讨论,请前往Sigma 培养基专家

 

 吡哆醛和吡哆醇在细胞培养系统中的主要功能:

维生素B6参与影响细胞过程的广泛生化反应:

  • 将同型半胱氨酸降解为牛磺酸和亚牛磺酸的氨基酸反式硫化途径;
  • 脂肪酸代谢;
  • 神经递质合成;
  • 免疫功能;
  • 糖异生;
  • 叶酸代谢;
  • 辅酶Q的合成,以及
  • 血红素合成。

 磷酸吡哆醛(PLP)

磷酸吡哆醛(PLP)是一种氢化物,是几乎所有含B6酶中的活性辅酶。PLP-酶催化的广谱生化反应源于维生素醛与底物伯胺之间形成席夫碱。由于所有氨基酸都含有至少一种伯胺,席夫碱作用机制使PLP-酶在其代谢中发挥重要作用。

以下是席夫碱PLP酶介导的一些反应。

  • 外消旋化,L和D型氨基酸的相互转化;
  • 转氨基作用:氨基酸与α-酮酸之间的氨基转移;
  • 涉及氨基酸侧链的消除反应;脱羧;脱水;脱硫;和脱醛。

 吡哆醛和吡哆醇的化学特性使其成为一种有用的无血清培养基补充剂:

 维生素B6形式:

维生素B6家族包括吡哆醇(PN)、吡哆醛(PL)、吡哆胺(PM)及其磷酸化对应物;磷酸吡哆醇(PNP)、磷酸吡哆醛(PLP)和磷酸吡哆胺(PMP)。这种维生素不是在动物细胞中合成的。然而,哺乳动物细胞可以将其相互转化。一系列磷酸化酶、氧化酶和激酶影响吡哆醇及其衍生物的体内相互转化。

在体内,B6化合物主要以磷酸化衍生物的形式存在。在体外,B6化合物作为吡哆醛或吡哆醇出现在培养基配方中。细胞培养物中加入血清或白蛋白也可提供磷酸吡哆醛和磷酸吡哆醛。

 

 吡哆醇(PN):

  • 盐酸吡哆醇,C8H11NO3-HCl分子量=205.64,具有水溶性;
  • 不形成席夫碱,在培养基中相对稳定;
  • 细胞不使用吡哆醇作为酶辅因子。它们必须将吡哆醇转化为磷酸吡哆醛。这就需要细胞具有活性的吡哆醇激酶(EC 2.7.1.35)和磷酸吡哆胺氧化酶(EC 1.4.3.5);
  • 吡哆醇可能在细胞培养中起抗氧化剂的作用。
 

 吡哆醛(PL):

  • 吡哆醛,C8H9NO 3-HCl,分子量=203.64,具有水溶性;
  • 这种醛的形式与伯胺如氨基酸反应生成席夫碱;
  • 吡哆醛席夫碱非酶促降解细胞培养基中的氨基酸(以及其他伯胺):
  • 吡哆醛能与白蛋白的赖氨酰残基形成相对稳定的席夫碱;
  • 细胞不直接使用吡哆醛作为酶辅因子。它们必须将吡哆醛转化为磷酸吡哆醛。这需要细胞具有活性吡哆醛激酶。
 

 吡哆醛-5'-磷酸(PLP):

  • 这是动物B6酶中的活性辅酶形式,具有水溶性;
  • 这种醛的形式与伯胺如氨基酸反应生成席夫碱;
  • PLP席夫碱在细胞培养基中可以非酶促降解氨基酸;
  • PLP不直接添加到细胞培养基中。但是,它与白蛋白结合,可以偶然添加到加入了血清或白蛋白的培养基中。磷酸吡哆醛可与白蛋白的赖氨酰残基形成相对稳定的席夫碱;

PLP不穿过细胞膜。它在细胞表面去磷酸化,转运到细胞内,然后再磷酸化。

 

 希夫碱体外化学:

维生素B6、PL和PLP的醛形式可以非酶促分解含伯胺的分子,如氨基酸,并可能产生有毒的副产物。这种氨基酸的非酶促降解被席夫碱螯合的过渡金属所增强。

与PLP-酶介导的反应类似,吡哆醛:金属:氨基酸席夫碱复合物参与几种类型的非酶促反应:

  • 消旋作用使L和D氨基酸相互转化;
  • 转氨酶在氨基酸和α-酮酸之间转移氨基;
  • 脱羧从氨基酸中去除CO2
  • α、β-消除可使氨基酸脱水、脱醛或脱硫;
  • β、γ-消除可以使氨基酸脱水、脱醛或脱硫。

除这些反应导致氨基酸丢失外,还常常形成毒性副产物。

 

 增强杂交瘤、中国仓鼠卵巢(CHO)和其他哺乳动物真核细胞在无血清培养物中生长的维生素B6产品。

     

 

我们的细胞培养基专家对此和其他无血清和无蛋白培养基补充剂可提供深入见解。培养基专家包含有关原材料、成分使用建议、配方策略和参考等其他部分。每当您遇到有关真核哺乳动物细胞培养系统的问题或疑问时,请访问培养基专家以获取有用的指导。