トランスフェリン

トランスフェリンは脊椎動物に見られる糖タンパク質で、鉄（Fe）に結合し、血漿を通して鉄の輸送を媒介します。^{[ 5 ]}これらは肝臓で産生され、2つのFe3 ⁺イオンの結合部位を持っています。^{[ 6 ]}ヒトのトランスフェリンはTF遺伝子によってコードされ、76 kDaの糖タンパク質として産生されます。^{[ 7 ] [ 8 ]}

トランスフェリン糖タンパク質は鉄を強く結合しますが、可逆的です。トランスフェリンに結合した鉄は体内の総鉄の0.1%（4 mg）未満ですが 、最も活発な鉄プールを形成し、最も高い回転率（25  mg/24時間）を示します。トランスフェリンの分子量は約80 kDaで、2つの特異的な高親和性Fe(III)結合部位を有しています。トランスフェリンのFe(III)に対する親和性は非常に高く（pH 7.4での結合定数は10 ²⁰ M ^{−1 ） [ 9 ]} 、中性より低いpHでは徐々に低下します。トランスフェリンは鉄だけでなく、さまざまな金属イオンにも結合します。^{[ 10 ]}これらの糖タンパク質は脊椎動物のさまざまな体液に存在します。^{[ 11 ] [ 12 ]}一部の無脊椎動物は、血リンパ中にトランスフェリンと同様の働きをするタンパク質を持っています。^{[ 11 ] [ 13 ]}

鉄と結合していないトランスフェリンは「アポトランスフェリン」と呼ばれます（アポタンパク質も参照）。

トランスフェリンは、脊椎動物の体液中にしばしば見られる糖タンパク質です。鉄を結合したトランスフェリンタンパク質が、細胞表面（例えば、骨髄中の赤血球前駆細胞）のトランスフェリン受容体に遭遇すると、受容体に結合し、受容体介在性エンドサイトーシスによって小胞に取り込まれて細胞内に輸送されます。^{[ 14 ]}小胞のpHは、水素イオンポンプ（H ^{+）によって低下します。}ATPase）が約5.5まで上昇すると、トランスフェリンが鉄イオンを放出する。^{[ 11 ]}鉄の放出速度は、pHレベル、ローブ間の相互作用、温度、塩、キレート剤など、いくつかの要因に依存する。^{[ 14 ]}リガンドが結合したトランスフェリンを持つ受容体は、エンドサイトーシスサイクルを経て細胞表面に戻り、次の鉄取り込みの準備が整う。各トランスフェリン分子は、鉄イオンを2個、三価鉄（Fe3 ^+）の形で運ぶことができる。) ^{[ 13 ]}

ヒトのトランスフェリンは、679個のアミノ酸と2本の糖鎖からなるポリペプチド鎖で構成されています。このタンパク質は、2つのドメインを形成するαヘリックスとβシートから構成されています。^{[ 19 ]} N末端とC末端の配列は球状のローブで表され、2つのローブの間には鉄結合部位があります。^{[ 12 ]}

鉄イオンをトランスフェリンに結合させるアミノ酸は、両方のローブで同一であり、チロシン2個、ヒスチジン1個、アスパラギン酸1個である。鉄イオンが結合するには、アニオンが必要であり、好ましくは炭酸イオン（CO ²⁻ ₃）である。^{[ 19 ] [ 13 ]}

トランスフェリンには鉄結合型トランスフェリン受容体もあり、これはジスルフィド結合ホモ二量体である。^{[ 16 ]}ヒトでは、各モノマーは760個のアミノ酸から構成されている。各モノマーは1つまたは2つの鉄原子と結合できるため、リガンドがトランスフェリンに結合することができる。各モノマーは、プロテアーゼドメイン、らせんドメイン、および頂端ドメインの3つのドメインから構成されている。トランスフェリン受容体の形状は、3つの明確な形状のドメインの交差に基づいて蝶に似ている。^{[ 19 ]}ヒトには、トランスフェリン受容体1（TfR1）とトランスフェリン受容体2（TfR2）と呼ばれる2つの主要なトランスフェリン受容体が存在する。両者は構造が似ているが、TfR1はヒトTFにのみ特異的に結合できるのに対し、TfR2はウシTFとも相互作用する能力がある。^{[ 8 ]}

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  トランスフェリンは受容体に結合した。^{[ 20 ]}
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  トランスフェリン受容体複合体。^{[ 21 ]}

トランスフェリンは自然免疫系にも関連している。粘膜に存在し、鉄と結合することで遊離鉄の少ない環境を作り出し、鉄保持と呼ばれるプロセスで細菌の生存を阻害する。炎症時にはトランスフェリンのレベルが低下する。^{[ 22 ]}

血漿トランスフェリン値の上昇は、鉄欠乏性貧血の患者、妊娠中、経口避妊薬の使用時によく見られ、トランスフェリンタンパク質の発現増加を反映している。血漿トランスフェリン値が上昇すると、鉄欠乏状態ではトランスフェリン鉄飽和度が逆に低下し、総鉄結合能が増加する^{[ 23 ]。}

血漿トランスフェリン値の低下は、鉄過剰症やタンパク質栄養失調で起こることがあります。トランスフェリンの欠乏は、無トランスフェリン血症と呼ばれるまれな遺伝性疾患によって引き起こされます。この疾患は、貧血と心臓および肝臓のヘモジデリン沈着症を特徴とし、心不全やその他の多くの合併症、さらにはH63D症候群を引き起こします。

研究によると、男性ではトランスフェリン飽和度（血清鉄濃度÷総鉄結合能）が60%以上、女性では50%以上であれば、鉄代謝異常（遺伝性ヘモクロマトーシス、ヘテロ接合体およびホモ接合体）の存在を約95%の精度で特定できることが明らかになっています。この発見は、特に血清フェリチン値が低いうちに遺伝性ヘモクロマトーシスを早期に診断するのに役立ちます。遺伝性ヘモクロマトーシスでは、蓄積された鉄は主に実質細胞に沈着し、細網内皮細胞への蓄積は病気の非常に後期に起こります。これは、鉄の沈着がまず細網内皮細胞に起こり、次に実質細胞に起こる輸血性鉄過剰症とは対照的です。これが、遺伝性ヘモクロマトーシスではフェリチン値が比較的低いままである一方で、トランスフェリン飽和度が高い理由を説明しています。^{[ 24 ] [ 25 ]}

トランスフェリンとその受容体は、受容体が抗体を引き付けるために使用されると腫瘍細胞を減少させることが示されている。^{[ 16 ]}トランスフェリンレベルは、卵巣がんおよびがん関連機能性鉄欠乏症の診断の有望な指標であることが示されている。^{[ 26 ] [ 27 ]}

多くの薬剤は、血液脳関門を通過する際に阻害され、脳の領域への取り込みが不十分となる。トランスフェリン糖タンパク質は、脳毛細血管内皮細胞に存在する特定のトランスフェリン受容体を介した受容体介在輸送によって血液脳関門を迂回することができる。 ^{[ 28 ]}この機能により、トランスフェリン糖タンパク質に結合した薬剤キャリアとして機能するナノ粒子は血液脳関門を透過し、これらの物質が脳内の病変細胞に到達できると理論づけられている。^{[ 29 ]}トランスフェリン結合ナノ粒子の進歩は、脳内での非侵襲的な薬剤分布につながり、中枢神経系（CNS）を標的とする疾患（例えば、アルツハイマー病やパーキンソン病）の治療に潜在的な効果をもたらす可能性がある。^{[ 30 ]}

炭水化物欠乏トランスフェリンは大量のエタノール摂取により血中で増加し、臨床検査でモニタリングすることができる。^{[ 31 ]}

トランスフェリンは急性期タンパク質であり、炎症、癌、および特定の疾患で減少することが観察されています（急性炎症の場合に増加する他の急性期タンパク質、例えばC反応性タンパク質とは対照的です）。^{[ 32 ]}

無トランスフェリン血症は、トランスフェリンの欠乏と関連している。

ネフローゼ症候群では、トランスフェリンの尿中喪失に加え、チロキシン結合グロブリン、ガンマグロブリン、アンチトロンビンIIIなどの他の血清タンパク質の喪失も起こり、鉄抵抗性小球性貧血として現れることがある。

トランスフェリンの基準範囲の例は204～360  mg/dLです。^{[ 33 ]}検査結果は、検査を実施した検査機関が提供する基準範囲を使用して解釈する必要があります。

トランスフェリン値が高い場合は、鉄欠乏性貧血の可能性があります。血清鉄値と総鉄結合能（TIBC）値は、トランスフェリン値と併せて異常を特定するために用いられます。TIBCの解釈については、該当箇所を参照してください。トランスフェリン値が低い場合は、栄養失調の可能性が高いです。

トランスフェリンはインスリン様成長因子2 ^{[ 34 ]}およびIGFBP3 ^{[ 35 ]}と相互作用することが示されている。トランスフェリンの転写調節はレチノイン酸によって上方制御される^{[ 36 ]}。

このファミリーには、血液セロトランスフェリン（またはシデロフィリン、通常は単にトランスフェリンと呼ばれる）、ラクトトランスフェリン（ラクトフェリン）、ミルクトランスフェリン、卵白オボトランスフェリン（コナアルブミン）、膜結合メラノトランスフェリンなどが含まれる。^{[ 37 ]}

• ベータ-2トランスフェリン
• トランスフェリン受容体
• 総鉄結合能
• トランスフェリン飽和度
• フェリチン
• オプティフェリン組換えヒトトランスフェリン
• 無トランスフェリン血症
• トランスフェリン低下症
• HFE H63D遺伝子変異

• 米国国立医学図書館の医学主題見出し（MeSH）におけるトランスフェリン
• UniProt : P02787 (セロトランスフェリン)のPDBで利用可能なすべての構造情報の概要 ( PDBe-KB ) 。