氨诱导应激对中国仓鼠卵巢（CHO）细胞培养物的蛋白质组学分析

《Journal of Proteomics》：Proteomic analysis of ammonia-induced stress in Chinese hamster ovary (CHO) cell cultures

　　

大卫·瑞安（David Ryan）|迈克尔·亨利（Michael Henry）|克里斯蒂安娜-康迪洛·西德里（Christiana-Kondylo Sideri）|埃森·埃费奥格鲁（Esen Efeoglu）|保拉·梅莱迪（Paula Meleady）

都柏林城市大学生命科学研究所，爱尔兰都柏林格拉斯尼文（Glasnevin），邮编9

摘要

氨（NH?）及其离子形式铵（NH??）既是代谢废物，也是中国仓鼠卵巢（CHO）细胞培养中必需的氮源。虽然氨对氨基酸合成至关重要，但其在细胞外环境中的过量积累会带来压力，降低细胞增殖速率并影响重组蛋白的生产效率。对于作为生物治疗药物生产者的CHO细胞而言，内质网（ER）的正常功能至关重要。先前的研究已将氨浓度升高与N-糖基化途径的改变联系起来，但其对内质网生物学的更广泛影响仍不清楚。在本研究中，我们利用高分辨率质谱技术，全面分析了CHO细胞在暴露于10 mM和30 mM两种氨浓度下48小时和120小时后的内质网蛋白质组变化。这两种条件均抑制了细胞生长并降低了产物产量；然而，10 mM的氨浓度处理反而略微提高了细胞的特定生产力。基因本体论分析显示，氨显著影响了三羧酸循环以及关键的代谢、分解代谢和生物合成过程。几种内质网膜蛋白（包括HMGCR和PREB）的表达水平下调。在长期培养过程中，与高尔基体运输相关的跨膜蛋白表达上调，而与囊泡运输相关的蛋白表达下调，表明细胞内的物质运输发生了改变。

意义

本研究通过探讨培养过程中氨积累对CHO细胞生物学的影响，为理解细胞在环境压力下的反应提供了新的视角。尽管氨存在于CHO细胞培养中，但与其他培养条件相比，对其的研究相对较少。通过使用高通量质谱技术进行全面的蛋白质组分析，我们以前所未有的深度揭示了细胞对氨积累的反应。通过特异性分析内质网中的蛋白质，我们确定了导致CHO细胞生长和生产力下降的潜在途径和分子机制，这些发现直接适用于工业生物加工领域。氨浓度与生产力下降之间的关联此前已被证实与重组生物制剂的N-糖基化相关基因有关，但氨对内质网功能的全面影响尚未得到充分研究。这些方法被应用于两种产生IgG的CHO细胞系，以便比较不同细胞系的应激适应机制，并评估过量氨的短期和长期影响。