商品化細胞培養基中,為什麼谷氨醯胺要後加?

2020締一上午好 發佈 2020-03-09T08:15:33+00:00

細胞培養基中,L-谷氨醯胺是一種必需胺基酸,常用濃度在0.7~5mmol/L之間。也是採用DMEM,培養時添加葡萄糖20mmol/L, 胎牛血清7%,發現在4℃下,大約32天後,谷氨醯胺即下降為原先濃度的一半。

細胞培養基中,L-谷氨醯胺是一種必需胺基酸,常用濃度在0.7~5 mmol/L之間。對於一些特定的細胞,也有相應的濃度要求。例如對於dhfr-CHO細胞,谷氨醯胺的濃度要達到4mmol/L時,方可滿足細胞的正常生長。


谷氨醯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醯胺。谷氨醯胺作為一種添加劑,常常是在培養基使用之前,再臨時加進去,這是什麼原因呢?


  圖.谷氨醯胺分子式


原來,谷氨醯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,谷氨醯胺分解的越快。谷氨醯胺分解後還導致氨的形成,而氨對於細胞具有毒性。


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



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


同時,對於細胞培養來說,谷氨醯胺並非越高越好。當初始濃度低於5mmol/L時,谷氨醯胺的利用率大於80%,且初始濃度越低,利用率越高;隨著初始濃度的升高,谷氨醯胺利用率逐漸降低,當大於10mmol/L後,利用率急劇降低。


那麼,對於谷氨醯胺的降解,是否有相應的解決辦法呢?可以使用谷氨醯胺二肽,如甘氨醯谷氨醯胺、丙氨醯谷氨醯胺等。二肽形式的谷氨醯胺十分穩定,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醯胺。丙氨酸谷氨醯胺的熱穩定性解決了在培養基使用時才臨時加入L-谷氨醯胺的問題,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-丙氨醯-L谷氨醯胺(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醯胺和氨的濃度。《國外獸醫學:畜禽傳染病》, 1994 (4) :60-62


2、辛艷,楊艷。 谷氨醯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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