一、转铁蛋白(TF)的结构
TF 含有679个氨基酸残基，分子量约为79kD，等电点约为6.6。TF氨基酸序列包含38个半胱氨酸残基，可形成19对二硫键，对蛋白结构的稳定起重要的作用，含3个N糖基化位点。TF由2个具有相似结构的铁结合结构域所组成，包括N端结构域（336aa）和 C 末端球形结构域（343aa），2 个结构域之间通过短间隔序列连接。
在结构域中的Fe3+ 结合位点分别有4个保守氨基酸，包括2个酪氨酸、1 个天冬氨酸和1个组氨酸，这些残基以八面体形式排列 。 此外，Fe3+结合位点还需要由碳酸根离子提供2个氧分子来维持铁原子的稳定。在Tf 结合位点附近，Gly-65、Glu-83、Tyr-85、Arg124、Lys-206、Ser-248 和 Lys-296 在铁的释放过程中具有关键作用。HE等证明，位于N末端相反结构域上的Lys-206和Lys-296 碱基对的质子效应可诱导TF“开放”或“ 关闭”构象。

二、转铁蛋白的功能
铁是维持细胞生长繁殖及代谢活动所必需的元素之一，机体内绝大多数游离铁是由转铁蛋白运输传递。转铁蛋白（TF）是血浆中主要的结合并转运铁的β球蛋白，主要负责运载由胃肠道吸收的铁和由红细胞降解释放的铁。在人血清中，TF的浓度约为2.5 g/L，其中30%被铁占据，主要有3种类型，全铁转铁蛋白(holo-TF)，部分饱和转铁蛋白（Sidero-TF）和脱铁转铁蛋白（apo-TF）。
在细胞外区域 （pH ≈ 7.5） 中，TFR 对铁结合 TF （holo-TF） 的结合亲和力高于非铁结合形式 （apo-TF），导致铁结合的 TF 随后内化并在细胞表面释放 apo-TF。而在内体 （pH ≈ 5.6） 中，TFR 与 apo-TF 的结合优先于全铁 TF，导致 TFR 将 apo-TF 从内体运输到细胞外膜.在这样的过程中，铁被输送到细胞中，TF 被回收。

铁对体外的细胞培养非常重要，它作为一些酶的辅因子，参与了细胞的多种生理功能，其中至少有如下三个重要方面：
1. 参与细胞的呼吸代谢
线粒体是细胞氧化代谢的部位和能量中枢，其中，线粒体膜上的琥珀酸脱氢酶扮演着关键角色。铁即是琥珀酸脱氢酶的一部分，参与细胞的氧化代谢和能量生成。
2. 保护细胞不受氧化损伤
铁作为铁卟啉结构的核心，是过氧化氢酶和过氧化物酶等酶的关键组成部分，能消除过氧化氢和酚类、胺类、醛类的毒性，使细胞免于遭受H2O2等过氧化物带来的损伤，为细胞提供抗氧化防御，使细胞更健康。
3. 提高细胞密度和存活率
铁是细胞增殖所必需的元素。如果没有铁，细胞就不能在增殖时从G1期进入到S期。缺铁会导致细胞凋亡和死亡。如果缺乏铁， 细胞复制时DNA合成将受到影响，它是核糖核苷酸还原酶的组成部分。而核糖核苷酸还原酶是细胞在合成DNA过程中，将核糖核苷酸转变成脱氧核糖核苷酸的限速酶。

三、转铁蛋白在无血清培养中的应用
TF已经在单克隆抗体、重组蛋白生产，细胞治疗中免疫细胞，干细胞培养等生物制造中被大规模应用。
1. 细胞生长与产量提升
在无血清培养基（SFM）中添加TF，可支持CHO细胞高密度培养、延长生产周期，提升蛋白产量。
在杂交瘤的无血清培养基中添加TF的可提升细胞增殖速率和存活率。
转铁蛋白通过铁稳态调控减少蛋白糖型异质性，确保药物批间一致性。
用于CAR-T、NK细胞及间充质干细胞（MSCs）无血清培养，维持细胞活力与功能特性。
2. 配方简化与标准化
TF作为ITS（胰岛素–转铁蛋白–硒）或SPIT/SPITE等补充剂核心成分，替代血清，实现无动物源、可定义配方，降低批间差异。
3. 替代化学螯合剂
化学螯合剂（如EDTA、柠檬酸盐）难控红ox循环，易生成自由基；TF结合的优势在于依托天然受体介导、无副产自由基。