Трансферрин: белок транспорта железа¶

Трансферрин — гликопротеин плазмы крови, основной белок, осуществляющий связывание и транспорт ионов железа в организме позвоночных. Относится к семейству трансферринов, к которому также принадлежат лактоферрин, овальферрин и меланотрансферрин. Молекулярная масса трансферрина человека составляет около 76–80 кДа; синтезируется преимущественно в печени, в меньшей степени — в макрофагах, клетках эпителия и некоторых других тканях.

¶Структура и свойства

Молекула трансферрина состоит из одной полипептидной цепи примерно из 680 аминокислотных остатков, образующей два гомологичных домена — N-концевой и C-концевой. Каждый домен содержит по одному участку связывания иона железа (Fe³⁺). Таким образом, одна молекула трансферрина способна переносить до двух атомов железа. Связывание железа происходит в присутствии аниона (обычно карбоната или бикарбоната), который стабилизирует комплекс.

Насыщенность трансферрина железом в норме составляет около 30 %. Связывание Fe³⁺ сопровождается изменением конформации белка и повышает его устойчивость к протеолизу. Трансферрин обладает высокой аффинностью к железу, что позволяет ему эффективно «отбирать» ионы у других соединений и удерживать их в нетоксичной форме, предотвращая реакции свободнорадикального окисления.

¶Функции

Основные функции трансферрина:

• транспорт железа от мест всасывания (кишечник) и депонирования (печень, макрофаги) к клеткам-потребителям;
• защита тканей от токсического действия свободных ионов железа;
• участие в регуляции всасывания железа в кишечнике;
• обеспечение пролиферирующих клеток железом через рецептор-опосредованный эндоцитоз.

Клетки захватывают железо посредством трансферринового рецептора (TfR1), расположенного на мембране. Комплекс «трансферрин — рецептор» поглощается путём эндоцитоза; в кислой среде эндосомы железо высвобождается, а трансферрин и рецептор возвращаются на поверхность клетки.

¶Клиническое значение

Концентрация трансферрина в сыворотке крови служит лабораторным показателем состояния обмена железа. Нормальные значения у взрослых составляют примерно 2,0–3,6 г/л. На основании концентрации трансферрина рассчитывают общую железосвязывающую способность сыворотки (ОЖСС) и процент насыщения трансферрина железом.

Изменения уровня трансферрина наблюдаются при различных состояниях:

Диагностически значимо сочетание показателей: при железодефицитной анемии снижаются запасы железа и ферритин, а трансферрин и ОЖСС растут. При анемии хронических заболеваний, напротив, железо и трансферрин снижены, а ферритин может быть нормальным или повышенным.

¶Генетические варианты

Белки трансферрина обладают генетическим полиморфизмом. Наиболее распространённый вариант обозначается как TfC; реже встречаются варианты TfB и TfD, различающиеся по электрофоретической подвижности. Существуют также редкие наследственные состояния, связанные с дефицитом трансферрина (атрансферринемия), проявляющиеся тяжёлой анемией и перегрузкой железом.

¶Применение

Помимо диагностики, трансферрин используется как компонент питательных сред для культур клеток, поскольку обеспечивает их железом. В биохимии и фармакологии трансферрин применяют для направленной доставки лекарственных средств к клеткам, несущим трансферриновые рецепторы, что особенно актуально в исследованиях противоопухолевой терапии.