抗體酶修改后

抗體酶

（Abzyme)1內(nèi)容抗體酶概念抗體酶產(chǎn)生的理論基礎(chǔ)抗體酶的制備方法抗體酶的應(yīng)用2抗體由抗原誘導(dǎo)產(chǎn)生的，在結(jié)構(gòu)上與抗原高度互補(bǔ)并與抗原具有特異結(jié)合功能的免疫球蛋白?？贵w的最顯著的特征是多樣性和專一性3酶是生物催化劑酶是一類具有催化功能的生物分子酶反應(yīng)有兩個(gè)主要的特征：高催化效率、高選擇性1946年，Pauling用過渡態(tài)理論闡明酶催化的實(shí)質(zhì)酶之所以具有催化活力是因?yàn)樗芴禺愋越Y(jié)合并穩(wěn)定化學(xué)反應(yīng)的過渡態(tài)(底物激態(tài))，從而降低反應(yīng)能級。4對任何化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)物在變?yōu)楫a(chǎn)物之前，必須獲得一定的能量，成為活化態(tài)或稱過渡態(tài)。過渡態(tài)處于最高能階上。過渡態(tài)與反應(yīng)物的能階之差稱為活化能。獲得活化能的多少與反應(yīng)的速度成正比。

過渡態(tài)理論是解釋酶催化原理的經(jīng)典理論。過渡態(tài)理論5過渡態(tài)理論認(rèn)為，酶與底物的結(jié)合經(jīng)歷了一個(gè)易于形成產(chǎn)物的過渡態(tài)，實(shí)際上是降低了反應(yīng)所需的活化能。過渡態(tài)理論6與反應(yīng)過渡狀態(tài)結(jié)合作用在酶催化的反應(yīng)中，與酶的活性中心形成復(fù)合物的實(shí)際上是底物形成的過渡狀態(tài)，酶與過渡狀態(tài)的親和力要大于酶與底物或產(chǎn)物的親和力。71969年Jencks根據(jù)抗體結(jié)合抗原的高度特異性，與天然酶結(jié)合底物的高度專一性相類似的特性，在過渡態(tài)理論的基礎(chǔ)上首先提出設(shè)想：能與化學(xué)反應(yīng)中過渡態(tài)結(jié)合的抗體，可能具有酶的活性，催化反應(yīng)的進(jìn)行。1986年Lerner和Schultz證實(shí)了這一設(shè)想?？贵w酶設(shè)想8抗體酶的發(fā)現(xiàn)Lerner和Schultz分別領(lǐng)導(dǎo)各自的研究小組首次觀察到了抗體具有選擇性的催化活性。1986年美國Lerner和Schultz兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室同時(shí)在Science上發(fā)表論文，報(bào)道他們成功地得到了具有催化活性的抗體。并將這類具催化能力的免疫球蛋白稱為催化抗體，即抗體酶。91986年Schultz以對硝基苯酚磷酸膽堿酯（PNPPC）作為相應(yīng)的羧酸二酯的過渡態(tài)類似物。誘導(dǎo)產(chǎn)生的抗體酶使水解反應(yīng)速度加快12000倍。10抗體酶抗體酶（Abzyme）或催化抗體（Catalyticantibody)一種具有催化功能的抗體分子，在其可變區(qū)賦予了酶的屬性。它是利用現(xiàn)代生物學(xué)與化學(xué)的理論與技術(shù)交叉研究的成果，是抗體的高度選擇性和酶的高效催化能力巧妙結(jié)合的產(chǎn)物。11抗體酶具有典型的酶反應(yīng)特性與配體(底物)結(jié)合的專一性，包括立體專一性，抗體酶催化反應(yīng)的專一性可以達(dá)到甚至超過天然酶的專一性；具有高效催化性，一般抗體酶催化反應(yīng)速度比非催化反應(yīng)快102～106倍，有的反應(yīng)速度已接近于天然酶促反應(yīng)速度；抗體酶還具有與天然酶相近的米氏方程動(dòng)力學(xué)及pH依賴性等。12過渡態(tài)理論與抗體酶如果使抗原最大限度地接近某一特定反應(yīng)的過渡態(tài)，就可能使誘導(dǎo)的抗體在與之結(jié)合時(shí)發(fā)揮催化作用。用過渡態(tài)類似物誘導(dǎo)的抗體所催化的反應(yīng)并非該類似物本身，而是與其相似的另一種反應(yīng)。13抗體酶的特性1、能催化一些天然酶不能催化的反應(yīng)有許多化學(xué)反應(yīng)還沒有已知酶催化進(jìn)行抗體的多樣性決定了抗體酶催化反應(yīng)類型多樣性抗體酶可以根據(jù)需要人工裁制一種對酶促反應(yīng)過渡態(tài)特異的抗體結(jié)合了酶與抗體的優(yōu)點(diǎn)，既可以起酶促催化作用，又可以起抗體的選擇性和專一性結(jié)合抗原的作用。14抗體酶的特性2、有更強(qiáng)的專一性和穩(wěn)定性抗體的精細(xì)識別使其能結(jié)合幾乎任何天然的或合成的分子抗體酶催化反應(yīng)的介質(zhì)效應(yīng)酯解反應(yīng)中介質(zhì)效應(yīng)：抗體酶在有機(jī)溶劑中具穩(wěn)定性。脫羧反應(yīng)中介質(zhì)效應(yīng)：有機(jī)溶劑引起脫羧反應(yīng)速率增加。?；D(zhuǎn)移反應(yīng)中介質(zhì)效應(yīng)：在疏水溶劑中，活性較高。15抗體酶的催化反應(yīng)類型1、轉(zhuǎn)?；磻?yīng)2、水解反應(yīng)3、Claisen重排反應(yīng)4、酰胺合成反應(yīng)5Diels-Alder反應(yīng)6、轉(zhuǎn)酯反應(yīng)7、光誘導(dǎo)反應(yīng)8、氧化還原反應(yīng)9、脫羧反應(yīng)10、順反異構(gòu)化反應(yīng)16抗體酶的制備將抗體轉(zhuǎn)變?yōu)槊缚赏ㄟ^誘導(dǎo)法、拷貝法、引入法、化學(xué)修飾法等途徑。誘導(dǎo)法是利用反應(yīng)過渡態(tài)類似物為半抗原制作單克隆抗體，篩選出具高催化活性的單抗即抗體酶?？截惙ㄖ饕鶕?jù)抗體生成過程中抗原-抗體互補(bǔ)性來設(shè)計(jì)的。引入法則借助基因工程和蛋白質(zhì)工程將催化基因引入到特異抗體的抗原結(jié)合位點(diǎn)上，使其獲得催化功能?；瘜W(xué)修飾法對抗體進(jìn)行化學(xué)修飾，使抗體與催化基團(tuán)相連。17誘導(dǎo)法設(shè)計(jì)半抗原選擇合適的反應(yīng)過渡態(tài)類似物作為化學(xué)模型物用設(shè)計(jì)好的半抗原，與載體蛋白（如牛血清白蛋白）偶聯(lián)制成抗原；將此抗原進(jìn)行免疫，使宿主針對抗原產(chǎn)生抗體。產(chǎn)生抗體的脾臟細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞相融合，得到的雜交瘤細(xì)胞既能產(chǎn)生抗體又能在體外培養(yǎng)；將雜交瘤細(xì)胞克隆化，即能產(chǎn)生單一均勻的抗體。18利用過渡態(tài)類似物制備抗體酶示意圖19誘導(dǎo)法動(dòng)物免疫技術(shù)和雜交瘤技術(shù)有機(jī)結(jié)合而產(chǎn)生的一種新方法。利用這種方法所得到的抗體酶催化效果的好壞很大程度上取決于化學(xué)模型物的設(shè)計(jì)。反應(yīng)過渡態(tài)類似物，即半抗原的設(shè)計(jì)。20抗體酶用于有機(jī)酯的水解，過渡態(tài)類似物磷酸鹽和磷酸酯作為免疫原誘導(dǎo)產(chǎn)生的單克隆抗體催化水解反應(yīng)比未催化反應(yīng)快104倍。酯酶催化反應(yīng)的過渡態(tài)類似物設(shè)計(jì)(方框內(nèi)為半抗原)21拷貝法用酶作為抗原免疫動(dòng)物得到抗酶的抗體，再將此抗體免疫動(dòng)物并進(jìn)行單克隆化，獲得單克隆的抗抗體。對抗抗體進(jìn)行篩選，獲得具有原來酶活性的抗體酶。22引入法用基因工程方法改造和制備全新的抗體酶是一種很有前途和發(fā)展?jié)摿Φ目贵w酶制備方法。將催化基因引入到特異抗體的抗原結(jié)合位點(diǎn)上，也可以針對性地改變抗體結(jié)合區(qū)的某些氨基酸序列，以獲得高效的抗體酶。對于已產(chǎn)生的單抗，分析抗體結(jié)合部位的氨基酸順序或?qū)?yīng)的堿基順序。然后通過對抗體酶結(jié)合部位氨基酸對應(yīng)的基因序列進(jìn)行定點(diǎn)突變，希望能在抗體結(jié)合部位換上有催化作用的氨基酸。進(jìn)而改變抗體酶的催化效率。23抗體酶和酶一樣也可以用化學(xué)修飾法加以改造。對抗體酶進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾的關(guān)鍵是找到一種溫和的方法在抗體結(jié)合位置或附近引入具有催化功能的基因。游離巰基就是適合的基團(tuán)之一，它具有高親核性，易于氧化，能通過二硫化物進(jìn)行交換反應(yīng)或親電反應(yīng)而選擇性修飾的特點(diǎn)?；瘜W(xué)修飾法24抗體酶的應(yīng)用前景1、抗體酶在幫助戒毒方面的應(yīng)用Landry等用可卡因水解的過渡態(tài)類似物-磷酸單酯為半抗原，產(chǎn)生的單克隆抗體能催化可卡因的分解，其催化活性和血液中催化可卡因的丁酰膽堿酯酶差不多，水解后的可卡因片斷失去可卡因刺激功能。因此，用人工抗體酶的被動(dòng)免疫也許能阻斷可卡因上癮，達(dá)到戒毒目的。25抗體酶用于腫瘤治療目前正在發(fā)展一種稱為抗體介導(dǎo)前藥治療（ADEPT）技術(shù)，即將能水解前藥釋放出腫瘤細(xì)胞毒劑的酶和腫瘤專一性抗體相偶聯(lián)，這樣酶就會通過和腫瘤結(jié)合的抗體而存在于細(xì)胞的表面。前藥(prodrug)是指由具有生物活性的藥物經(jīng)化學(xué)修飾后轉(zhuǎn)變?yōu)轶w外無活性的化合物。這種化合物在體內(nèi)經(jīng)酶或非酶作用，脫去保護(hù)基，釋放出母體藥物而發(fā)揮治療作用。26靜脈給藥后，當(dāng)藥物擴(kuò)散至腫瘤細(xì)胞的表面或附近，抗體酶就會將前藥迅速水解釋放出抗腫瘤藥物，從而提高腫瘤細(xì)胞局部藥物濃