一、轉鐵蛋白(TF)的結構
TF 含有679個氨基酸殘基，分子量約為79kD，等電點約為6.6。TF氨基酸序列包含38個半胱氨酸殘基，可形成19對二硫鍵，對蛋白結構的穩定起重要的作用，含3個N糖基化位點。TF由2個具有相似結構的鐵結合結構域所組成，包括N端結構域（336aa）和 C 末端球形結構域（343aa），2 個結構域之間通過短間隔序列連接。
在結構域中的Fe3+ 結合位點分別有4個保守氨基酸，包括2個酪氨酸、1 個天冬氨酸和1個組氨酸，這些殘基以八面體形式排列 。 此外，Fe3+結合位點還需要由碳酸根離子提供2個氧分子來維持鐵原子的穩定。在Tf 結合位點附近，Gly-65、Glu-83、Tyr-85、Arg124、Lys-206、Ser-248 和 Lys-296 在鐵的釋放過程中具有關鍵作用。HE等證明，位于N末端相反結構域上的Lys-206和Lys-296 堿基對的質子效應可誘導TF“開放”或“ 關閉”構象。

二、轉鐵蛋白的功能
鐵是維持細胞生長繁殖及代謝活動所必需的元素之一，機體內絕大多數游離鐵是由轉鐵蛋白運輸傳遞。轉鐵蛋白（TF）是血漿中主要的結合并轉運鐵的β球蛋白，主要負責運載由胃腸道吸收的鐵和由紅細胞降解釋放的鐵。在人血清中，TF的濃度約為2.5 g/L，其中30%被鐵占據，主要有3種類型，全鐵轉鐵蛋白(holo-TF)，部分飽和轉鐵蛋白（Sidero-TF）和脫鐵轉鐵蛋白（apo-TF）。
在細胞外區域 （pH ≈ 7.5） 中，TFR 對鐵結合 TF （holo-TF） 的結合親和力高于非鐵結合形式 （apo-TF），導致鐵結合的 TF 隨后內化并在細胞表面釋放 apo-TF。而在內體 （pH ≈ 5.6） 中，TFR 與 apo-TF 的結合優先于全鐵 TF，導致 TFR 將 apo-TF 從內體運輸到細胞外膜.在這樣的過程中，鐵被輸送到細胞中，TF 被回收。

鐵對體外的細胞培養非常重要，它作為一些酶的輔因子，參與了細胞的多種生理功能，其中至少有如下三個重要方面：
1. 參與細胞的呼吸代謝
線粒體是細胞氧化代謝的部位和能量中樞，其中，線粒體膜上的琥珀酸脫氫酶扮演著關鍵角色。鐵即是琥珀酸脫氫酶的一部分，參與細胞的氧化代謝和能量生成。
2. 保護細胞不受氧化損傷
鐵作為鐵卟啉結構的核心，是過氧化氫酶和過氧化物酶等酶的關鍵組成部分，能消除過氧化氫和酚類、胺類、醛類的毒性，使細胞免于遭受H2O2等過氧化物帶來的損傷，為細胞提供抗氧化防御，使細胞更健康。
3. 提高細胞密度和存活率
鐵是細胞增殖所必需的元素。如果沒有鐵，細胞就不能在增殖時從G1期進入到S期。缺鐵會導致細胞凋亡和死亡。如果缺乏鐵， 細胞復制時DNA合成將受到影響，它是核糖核苷酸還原酶的組成部分。而核糖核苷酸還原酶是細胞在合成DNA過程中，將核糖核苷酸轉變成脫氧核糖核苷酸的限速酶。

三、轉鐵蛋白在無血清培養中的應用
TF已經在單克隆抗體、重組蛋白生產，細胞治療中免疫細胞，干細胞培養等生物制造中被大規模應用。
1. 細胞生長與產量提升
在無血清培養基（SFM）中添加TF，可支持CHO細胞高密度培養、延長生產周期，提升蛋白產量。
在雜交瘤的無血清培養基中添加TF的可提升細胞增殖速率和存活率。
轉鐵蛋白通過鐵穩態調控減少蛋白糖型異質性，確保藥物批間一致性。
用于CAR-T、NK細胞及間充質干細胞（MSCs）無血清培養，維持細胞活力與功能特性。
2. 配方簡化與標準化
TF作為ITS（胰島素–轉鐵蛋白–硒）或SPIT/SPITE等補充劑核心成分，替代血清，實現無動物源、可定義配方，降低批間差異。
3. 替代化學螯合劑
化學螯合劑（如EDTA、檸檬酸鹽）難控紅ox循環，易生成自由基；TF結合的優勢在于依托天然受體介導、無副產自由基。