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商品化細胞培養基中,為什么谷氨酰胺要后加?

更新時間:2017-09-01  |  點擊率:3074

   細胞培養基中,L-谷氨酰胺是一種必需氨基酸,常用濃度在0.7~5 mmol/L之間。對于一些特定的細胞,也有相應的濃度要求。例如對于dhfr-CHO細胞,谷氨酰胺的濃度要達到4mmol/L時,方可滿足細胞的正常生長。

 

  谷氨酰胺不僅可作為培養細胞的能量來源,而且參與蛋白質的合成和核酸代謝。許多商品化細胞培養基都不含谷氨酰胺。谷氨酰胺作為一種添加劑,常常是在培養基使用之前,再臨時加進去,這是什么原因呢?

 

  圖.谷氨酰胺分子式

 

  原來,谷氨酰胺在細胞培養基中會發生自發分解。細胞培養基的儲存溫度越高,存放時間越久,谷氨酰胺分解的越快。谷氨酰胺分解后還導致氨的形成,而氨對于細胞具有毒性。

 

  曾有人做過測試,添加了8mM谷氨酰胺的DMEM,在37℃存放7天后,谷氨酰胺的濃度就下降為原先的一半(見下圖)。這也是為什么含谷氨酰胺的培養基要在2-8℃保存的原因。

 

 

  又有人檢測過11種商品化培養基中谷氨酰胺的濃度,發現實際檢測的谷氨酰胺濃度均在標示的濃度之下。有人測過4℃下谷氨酰胺的降解速率。也是采用DMEM,培養時添加葡萄糖20mmol/L, 胎牛血清7%,發現在4℃下,大約32天后,谷氨酰胺即下降為原先濃度的一半。

 

  同時,對于細胞培養來說,谷氨酰胺并非越高越好。當初始濃度低于5mmol/L時,谷氨酰胺的利用率大于80%,且初始濃度越低,利用率越高;隨著初始濃度的升高,谷氨酰胺利用率逐漸降低,當大于10mmol/L后,利用率急劇降低。

 

  那么,對于谷氨酰胺的降解,是否有相應的解決辦法呢?可以使用谷氨酰胺二肽,如甘氨酰谷氨酰胺、丙氨酰谷氨酰胺等。二肽形式的谷氨酰胺十分穩定,不會發生水解和氨的毒性堆積,又可被細胞所利用。因細胞內的氨基肽酶能裂解二肽,逐漸釋放細胞所能利用的丙氨酸和谷氨酰胺。丙氨酸谷氨酰胺的熱穩定性解決了在培養基使用時才臨時加入L-谷氨酰胺的問題,允許配好的液體培養基在4℃能放更長時間。

 

  圖 許多培養基都改為添加L-丙氨酰-L谷氨酰胺(HiGlutaXL?),性能更穩定

 

  參考資料

 

  1、Heen,劉一平。 商品細胞培養基中谷氨酰胺和氨的濃度。《國外獸醫學:畜禽傳染病》, 1994 (4) :60-62

 

  2、辛艷,楊艷。 谷氨酰胺在雜交瘤細胞培養中的降解與代謝。 生物工程學報, 2001,17(4):478-480

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