抗体酶的催化原理、技术方法、研究进展及应用 的研究
免疫酶技术的原理及应用

免疫酶技术的原理及应用免疫酶技术是一种通过使用特定的抗体与抗原相互作用,然后利用酶的活性来检测和分析目标分子的方法。
其原理主要涉及到两个关键步骤:抗原-抗体结合和酶的活性检测。
首先,免疫酶技术的第一步是抗原-抗体结合。
抗原是指引起机体免疫反应的分子,抗体则是由机体产生的对特定抗原具有高度特异性的蛋白质。
在免疫酶技术中,抗原和抗体通过它们之间的亲和性结合在一起。
这一步通常称为“抗原-抗体反应”。
通过特定的反应条件和各种试剂,可以使抗原和抗体结合形成抗原-抗体复合物。
接下来的关键步骤是酶的活性检测。
在免疫酶技术中,通常选择一种酶来标记或连接到抗体上。
当抗原-抗体复合物形成后,酶会与复合物结合。
最常用的酶包括辣根过氧化物酶(HRP)和碱性磷酸酶(AP)。
一旦复合物与酶结合,就可以加入特定的底物,使酶开始催化底物的转化。
这种底物通常是可以产生颜色变化或发光的物质。
通过对底物的催化反应,酶会产生可测量的信号。
这种信号包括吸光光度、荧光或发光强度等。
这种信号与目标分子的存在呈正相关关系。
因此,可以通过测量信号的强度来确定目标分子的存在和相对数量。
免疫酶技术具有广泛的应用。
其中包括:1. 疾病诊断:免疫酶技术可用于检测和诊断多种疾病,如感染性疾病、肿瘤标志物、自身免疫性疾病等。
通过测量特定标志物的存在和浓度,可以实现早期疾病检测和诊断。
2. 药物研发:免疫酶技术可用于筛选和评估新药物的活性和效果。
通过测量目标分子在药物处理后的变化,可以评估药物的疗效和毒副作用。
3. 环境监测:免疫酶技术可用于环境监测和污染物检测。
通过检测水体、土壤、空气中的污染物,可以评估环境污染的程度和影响。
4. 食品安全:免疫酶技术可用于食品安全监测和检测食品中的有害物质、过敏原等。
这对于确保食品质量和保护消费者的健康至关重要。
总之,免疫酶技术通过结合特异性抗体和酶活性,能够准确、快速地检测和分析目标分子。
它在医学、生物学、环境科学等领域具有广泛的应用价值。
浅谈抗体酶在医学中的应用课稿

新疆农业大学课程论文题目 : 抗体酶在医学中的应用课程 : 酶与酶工程姓名 :专业 :班级 :学号 :指导教师 : 职称:2014 年月日抗体酶在医学中的应用纲要:催化抗体也叫抗体酶 , 是拥有催化活性的免疫球蛋白。
抗体酶作为一种高效的催化抗体 , 因为它兼具抗体的高度选择性和酶的高效催化性 , 因此催化抗体系备技术的开发预示着可人为生产适应各样用途的 , 特别是自然界不存在的高效催化剂 , 对生物学、化学和医学等多种学科有重要的理论意义和适用价值。
本文主要研究抗体酶在医学中的应用。
重点词:抗体酶,医学,应用Abzyme applications in medicineAuthor : Wu Juan Instructor: Su Yu MeiAbstract:Antibodies Antibodies , also known as catalytic enzymes, immunoglobulins having catalytic activity . Antibody enzyme as an efficient catalytic antibody , because it is both highly efficient and selective catalytic antibodies and enzymes , and thus the development of the catalytic antibody technique indicates that various applications can be produced artificially , in particular does not exist in nature efficient catalysts for a variety of disciplines of biology, chemistry and medicine have important theoretical and practical value. This paper studies the antibody enzyme in medicine. Key words: Abzyme , medical,applications序言:酶的催化拥有高效、高专一性、反响条件平和等明显特色。
抗体酶

抗体酶的研究,为人们提供了一条合理途径去 设计适合于市场需要的蛋白质,即人为地设计 制作酶。它是酶工程的一个全新领域。利用动 物免疫系统产生抗体的高度专一性,可以得到 一系列高度专一性的抗体酶,使抗体酶不断丰 富。随之出现大量针对性强、药效高的药物。 立体专一性抗体酶的研究,使生产高纯度立体 专一性的药物成为现实。以某个生化反应的过 渡态类似物来诱导免疫反应,产生特定抗体酶, 以治疗某种酶先天性缺陷的遗传病。抗体酶可 有选择地使病毒外壳蛋白的肽键裂解,从而防 止病毒与靶细胞结合。抗体酶的固定化已获得 成功,将大大地推进工业化进程。
其它名称 反应可逆 二烯合成 [4+2]环加成 二烯 dienes 亲二烯体 dienophiles
环己烯衍生物
R
O C R(H) W CO2R(H) CN NO2
(吸电子基)
有利因素:
G
OR NHR
(给电子基)
Diels-Alder反应机理
G W + G G
六员环过渡态 协同机理
G
G W
W
2、抗体结合位点化学修饰法: 抗体酶和酶一样也可以用化学修 饰法加以改造。对抗体酶进行结 构修饰的关键是找到一种温和的 方法在抗体结合位置或附近引入 具有催化功能的基团。游离巯基 就是适合的基团之一,它具有高 亲核性,易于氧化,及能通过二 硫化物进行交换反应或亲电反应 而选择性修饰的特点
3 . 引入辅助因子法
结果按这种设想所得到的抗体不仅使酯 的水解速度增加了103~104倍,而且还具 备专一性、 pH依赖性及被抑制剂抑制等 酶的基本特性。抗体酶的催化活性虽然 仍比天然酶小,但这意味着可按人的意 愿来设计和生产具有已知结合专一性的 蛋白质,在理论上和实践上均有重要意 义。美国已将抗体酶技术商品化,在第 一批具有应用价值的抗体酶中有与蛋白 酶相似的抗体,可在特定的氨基酸序列 上切割蛋白质,从而建立具有各种专一 性的切割蛋白质抗体酶库,就像限制性 核酸内切酶库一样供研究者选用。
抗体酶

抗体酶综述陈璇【摘要】抗体酶是一类以过渡态类似物,为半抗原,可诱导免疫系统产生具有类似天然酶催化活性的免疫球蛋白。
抗体酶既具有抗体的高效选择性,又能像酶那样高效催化化学反应,开创了催化剂研究的崭新领域。
本文从抗体酶的发展历史、作用原理、制备、应用及研究展望多个角度进行综述。
【关键词】抗体酶;发现史;作用原理;制备;现状及应用前景抗体酶抗体酶(abzyme),又称催化抗体(cat·alytic antibody),是指通过一系列化学与生物技术方法制备出的具有催化活性的抗体,它除了具有相应免疫学性质,还类似于酶,能催化某种活性反应。
抗体与酶相似,它们都是蛋白质分子.酶与底物的结合及抗体与抗原的结合都是高度专一性的,但这两种结合的基本区别在于酶与高能态的过渡态分子相结合,而抗体则与抗原(基态分子)相结合。
抗体与天然酶相比,最大的优点在于抗体的种类是巨大的,免疫系统可以拥有10 种抗原特异性不同的抗体分子。
制备成功的抗体酶不但能催化一些天然酶能催化的反应,而且还能催化一些天然酶不能催化的反应。
抗体酶的发现早在l948年,美国斯坦福大学荣誉退休化学教授l』_波林(LinusPaulin'f)就提出过渡态理论(transition state theory) [2]。
这一理论认为,酶之所以具有催化能力,是因为它与反应分子(底物)的牢固结合的方式,有利于反应中的过渡态(transition state)的结构。
而这种结构会迅速重新排列成该反应的产物。
任何有利于过渡态,而不是其它可能的结构的因素,都能加快化学反应速度。
1 969年,布兰戴斯大学生物化学家w ·詹克斯(w ·Jenks)进一步发展了这一理论。
他和几位美国科学家认为,如果波林的观点是正确的话,那么利用某一反应过渡态的模拟物作为免疫原,则会得到催化该反应的抗体。
这种抗体能特异地识别化学反应的过渡态,并利用其结合能降低反应的活化能。
酶的催化机制与酶学的研究方法

酶的催化机制与酶学的研究方法酶是生命的基础,它们催化生命中的所有化学反应。
酶的催化机制是细胞代谢和生命活动的关键。
因此,了解酶的催化机制和酶学的研究方法对于科学家研究新的药物和治疗方法非常重要。
一、酶的催化机制酶的催化机制基于酶-底物复合物的形成和酶的靶向构象变化。
酶的催化活性由酶的立体结构、化学性质和环境因素决定。
在酶催化的反应中,酶将底物转化为产物,同时也参与反应中的其他活动。
酶的基本催化机制包括:酸碱催化、共价催化和金属离子催化。
酸碱催化是指酶通过贡献或接受质子来调控反应速率。
共价催化是指酶能够通过酶-底物复合物的活性位点上的亲核剂或电荷催化反应。
金属离子催化是指酶通过金属离子形成的复合物来催化反应。
酶还具有特异的选择性,即只催化某些特定的底物,而不催化其他分子。
其原因是酶能够识别和与底物形成特定的形状和电荷匹配,从而形成酶-底物复合物。
二、酶学的研究方法酶学是研究酶催化机制的学科。
酶学的研究方法可以分为两大类:直接和间接测量酶活性的方法。
直接测量酶活性的方法包括:光谱法、电化学法、荧光法、比色法以及直接观察反应表现的方法。
光谱法是利用酶与底物反应时出现或消失的特定吸收峰测定酶活性。
电化学法是利用反应时产生或消耗的电荷测定酶活性。
荧光法是利用酶反应产生的荧光物质测定酶活性。
比色法是利用反应时产生的染料测定酶活性。
间接测量酶活性的方法包括:酶标记法、放射同位素法、基于质谱法等。
酶标记法是将酶与底物结合,通过反应端产生的信号测定酶活性。
放射同位素法是利用放射性底物测定反应产物中是否有放射性同位素,从而确定酶活性。
基于质谱法是利用质谱仪测定反应前和反应后的化合物的质量变化,从而测定酶活性。
另外,生物物理学方法、生物化学方法、生物分子学方法以及肽质谱法等在酶学研究中也起着重要的作用。
三、酶学的应用酶学的研究方法不仅有助于解析酶的催化机制,也有助于应用于药物研发和工业生产等领域。
酶学在药物研发中的应用广泛,包括寻找新型的靶点、设计新型药物并测试其抗酶作用。
抗体酶的制作方法及原理

抗体酶的制作方法及原理
抗体酶的制作方法及原理可以概括为以下几个步骤:
1. 抗原的选择:选择具有特定免疫原性的抗原,例如蛋白质、多肽、多糖等。
2. 免疫动物的选择:选择合适的免疫动物,例如小鼠、兔子、鸟类等。
3. 免疫:将抗原注射到免疫动物体内,激发免疫系统产生抗原特异性的抗体。
通常需要多次免疫以增加抗体产量。
4. 细胞融合:从免疫动物的脾脏或骨髓中获取免疫细胞,与骨髓瘤细胞(如骨髓瘤细胞NS0、SP2/0)融合,形成细胞杂交瘤。
5. 细胞筛选:通过筛选和鉴定细胞杂交瘤,选择产生抗体的杂交细胞株。
常用的筛选方法包括ELISA、免疫组化、细胞表面标记等。
6. 扩增细胞:将筛选得到的杂交瘤细胞进行无限扩增,增加抗体产量。
7. 提取抗体:从培养上清液或体液中提取抗体。
8. 纯化抗体:使用分子亲和层析、离子交换层析、凝胶过滤等技术对抗体进行纯化,去除杂质。
9. 酶连接:将抗体与酶(如辣根过氧化物酶(HRP)、碱性磷酸酶(AP)等)连接,形成抗体酶。
抗体酶制备的原理在于通过免疫动物的免疫系统激发产生特异性的抗体,然后将抗体与酶进行连接,从而使抗体具备酶的催化活性。
抗体能够识别抗原,与其结合形成抗原-抗体复合物。
将酶连接到抗体上后,抗原与抗体结合后的复合物可以通过酶的活性进行检测或其他应用。
抗体酶常用于免疫组化、免疫沉淀、酶联免疫吸附实验等领域,具有很广泛的应用价值。
抗体酶及其应用
抗体酶是具有催化性质的抗体,它同时具备抗体和酶的特征,可催化多种化学反应,如酰基转移、酯水解、酰胺水解、重排反应、光诱导反应、氧化还原分应、金属螯合反应等。
用人工方法合成的抗体酶,可作为研究酶作用机理的有力工具,用于催化大量天然酶不能催化的立体专一性反应,更为开发具有高度选择性的药物指明了方向。
本文对抗体酶的研究开发思路和历史、催化反应类型、制备方法及发展前景作了综述。
关键词抗体酶过渡态类似物催化反应抗体酶是具有催化性质的抗体。
1986年,Lerner和Schultz [1] 同时在美国《Science》周刊上发表了他们各自独立领导的研究组对抗体酶的研究报告,并将之命名为Abzyme。
Abzyme 本质为免疫球蛋白(Ig),只是在易变区被赋予了酶的属性,故又被称为催化抗体(Catalytic antibody)。
抗体有极高的亲和力,解离常数在10 ~10 mol/L,这与酶相似,但无催化活力。
酶的催化机制在于它能结合底物产生过渡态,降低能垒,改变化学反应的速度。
抗体酶同时具备了抗体和酶的特征,应用前景十分广阔。
一、抗体酶设计的研究思路及历史过程1946年,Pauling用过渡态理论阐明了酶催化的实质,即酶之所以具有催化活力是因为它能特异性结合并稳定化学反应的过渡态(底物激态),从而降低反应能级。
他指出,酶通过某种方式与高能、短寿命的过渡态结合而起催化作用。
这个过渡态构型中某些键在形成,另一些键在断裂,存在时间极短,半衰期约为10 ~10 s,实际中极难捕获。
同时,Pauling又指出酶和抗体的根本不同在于前者选择性的结合一个化学反应的过渡态,而抗体则是结合一个基态分子。
既然过渡态分子难以捕获,而过渡态类似物是能够模拟一个酶催化反应过渡态的结构的稳定物质,于是人们就设想,只要寻找到与反应中决定性步骤的相应酶紧密结合的酶竞争性抑制剂,就等于发现了过渡态类似物;还有一种思路,就是这种类似物也能根据化学反应机制推测设计出来。
抗体酶
(二)在前药设计中的应用
抗体酶38C2 是根据I 型缩醛酶的烯胺机理, 通过反应免疫方法得到 的。通过位于底物结合部位疏水口袋的活性赖氨酸残基 , LYS, 抗体酶 38C2 可催化醇醛缩合, 逆醇醛和逆Michael 反应, 以及接受宽范围的底 物, 因而可用作为前药的激活剂。Shabat 等设计了一种全新的前药释放 系统, 利用有次序的逆醛醇缩合和逆Michael 反应可除去前体药物中的保 护基, 释放出活性药物。这种策略已成功地用于喜树碱(Camptothecin), 阿霉素(Doxorubicin), 依托泊甙(Etoposide等抗肿瘤药以及降血糖药胰岛 素(Insulin)的前药设计(如图)。
抗体酶在生物催化领域的应用
LICME
演讲内容
简介 作用 原理
问题及 展反应
抗体(antibody):指机体的免疫 系统在抗原刺激下,由B淋巴细胞或 记忆细胞增殖分化成的浆细胞所产 生的、可与相应抗原发生特异性结 合的免疫球蛋白。
酶(enzyme):具有生物催化功 能的高分子物质。
B.基因工程定点突变法
随着基因工程技术的发展。用基因工程方法改造和制备全 新的抗体酶是一种很有前途和发展潜力的抗体酶制备方法。 对于已产生的单抗,分析抗体结合部位的氨基酸顺序或对 应的碱基顺序,然后通过对抗体酶结合部位氨基酸对应的 基因序列进行定点突变,在抗体结合部位加上有催化作用 的氨基酸,进而改变抗体酶的催化效率. 这就是基因工 程法生产抗体酶的原理。
六.一种催化甲状腺素脱碘的抗体酶
3 , 5 , 3′, 5′-四碘甲状腺原氨酸又称甲状腺素(T4)。在人和 动物体中, 它对机体的生长发育、基础代谢与脑和器官的形成发挥 重要调节功能, 这主要通过其降解产物3 , 5 , 3′-三碘甲状腺原氨 酸(T3)和受体的相互作用来完成。生物体内的T3 主要由T4 在脱碘 酶催化下脱碘产生,这个转变主要由含硒的碘甲状腺原氨酸脱碘酶 同源家族来完成。其中I 型碘甲状腺原氨酸脱碘酶(DI)起主要作用 , 缺乏DI 将导致严重的甲状腺疾病。研究发现I 型脱碘酶的酶学性 质、催化机制、空间结构和生理功能等进行了系统研究, 证实它为 一种分子量27 ku 的含硒酶, 含有一个硒代半胱氨酸催化基团, 能催 化T4 降解为T3 和rT3 。研究表明, 若将硒代半胱氨酸突变为其它 氨基酸, 则酶的活性几乎全部丢失。 本文以脱碘酶的结构和初步催化机制为基础, 采用单克隆抗体 技术和化学修饰法制备了一种新的具有脱碘作用的抗体酶, 并对其 动力学性质进行了研究。
抗体酶在临床上的应用研究
抗体酶在临床上的应用研究抗体酶在临床上的应用研究已经成为近年来医学领域的热点话题。
抗体酶作为一种先进的生物技术手段,在医疗领域中具有广泛的应用前景。
本文将从抗体酶的定义、原理、临床应用等方面展开探讨,以期为读者提供全面了解抗体酶在临床上应用研究的信息。
抗体酶的概念首次出现在20世纪70年代,是将抗体与酶相结合而形成的复合物。
抗体是机体免疫系统的重要组成部分,可以识别并结合特定的抗原,从而发挥免疫作用。
而酶则是一种具有催化作用的蛋白质,可以加速化学反应的进行。
将抗体与酶结合后,形成的抗体酶具有抗体的特异性和酶的催化活性,具有更广泛的应用前景。
抗体酶的原理主要是利用抗体的特异性结合性质,使其能够精准结合到目标生物分子上,然后利用酶的催化作用对目标生物分子进行特异性的降解或转化。
这种双重功能的组合使得抗体酶在医学领域中具有广泛的应用价值。
在临床上,抗体酶可以用于诊断、治疗以及疾病监测等多个方面。
在诊断方面,抗体酶可以作为诊断试剂用于检测特定疾病或病原体。
例如,酶联免疫吸附试验(ELISA)就是一种常用的抗体酶诊断方法,它可以检测血清中的抗体或抗原,用于诊断各种传染病、自身免疫性疾病等。
抗体酶还可以应用于流式细胞术、免疫组织化学等诊断技术中,为临床诊断提供更为准确和快速的手段。
在治疗方面,抗体酶也发挥着重要作用。
目前,抗体酶疗法已经成为肿瘤治疗的重要手段之一。
将酶与抗肿瘤特异性抗体结合后,可以实现对肿瘤细胞的靶向治疗,提高治疗的有效性,减少对正常细胞的毒副作用。
同时,抗体酶还可以用于抗体依赖性细胞毒性(ADCC)及细胞毒性T细胞(CDCC)等免疫细胞的激活,进一步增强对肿瘤细胞的杀伤作用。
除此之外,抗体酶还可以用于疾病监测、药物评价、分子影像学等领域。
通过结合具有特异性的抗体和高效的酶活性,可以实现对疾病相关分子的快速检测和定量分析,为疾病早期诊断和治疗监测提供重要参考依据。
此外,在新药研发和评价中,抗体酶也可以用于筛选特异性受体结合配体,并对药物的药代动力学等进行评估,为药物研究与开发提供重要支持。
抗体酶解反应的应用
抗体酶解反应的应用体酶解反应(abbreviatedasABE)是一种利用抗体和酶技术的反应,用于直接在固态表面上分离和分析复杂的混合物。
它可以用来识别几种不同类型的抗体,并分析颗粒和蛋白质等特异物质。
该方法在微生物学、生物化学、病毒学、食品分析、农业科学、药物研究以及其他生物领域有广泛的应用。
抗体酶解反应的基本原理是利用特异性的抗体肽酶(AbP)来识别和结合不同物质,然后催化酶分解抗原,识别其分子结构,并最终将其分解为检测和测定用的有效物质。
包括抗原、抗体和抗体肽酶在内的三种组分是完成抗体酶解反应所必需的。
抗体酶解反应技术可以用来识别和分析抗原结构,并根据特定的抗体肽酶来定义抗原种类。
这种技术也可以用来分析抗原及其产物的比例,以及抗体的特异性。
抗体的反应机制可以以直接的方式检测抗原及其产物,更显著地提高了检测效率。
此外,抗体酶解反应技术在食品分析中也得到了广泛的应用。
它可以用来检测和分析粉尘、果汁、添加剂和药物。
它还可以用来判断和追踪粒子的组成和特性,帮助更加有效地监控2和确保安全生产过程。
此外,抗体酶解反应技术还有助于向病人提供高质量的治疗。
通过这种方式,抗原可以被准确地定位,使针对不同病原体的抗体用于治疗。
另外,该技术也可以用于研究病毒的行为,帮助寻找有效的新药物疗法,从而改善病毒感染的治疗。
抗体酶解反应技术的发展也为现代生物学发展提供了一种新的方法。
它可以用来识别不同类别的抗体,检测概念特异性反应,研究病毒行为和研发新药,帮助监管食品安全,并用于检测临床抗原。
因此,抗体酶解反应技术不仅可以改善科学研究的效率,还可以有效地改善现代医疗和食品安全处理等方面的管理水平。
总之,抗体酶解反应技术是一种有效的方法,可以识别特异性抗体,分析和检测抗原以及其相关的产物,并为现代生物学及相关技术提供支持。
因此,它是一项十分重要的研究方法,有助于改善科学研究、医疗护理和食品安全管理等方面的水平。
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《蛋白质与酶工程》课程论文抗体酶的催化原理、技术方法、研究进展及应用的研究姓名:闫雨专业:生物科学学号:20104083040日期:2013年5月摘要:催化抗体也叫抗体酶,是具有催化活性的免疫球蛋白.由于它兼具抗体的高度选择性和酶的高效催化性,因而催化抗体制备技术的开发预示着可以人为生产适应各种用途的,特别是自然界不存在的高效催化剂,对生物学、化学和医学等多种学科有重要的理论意义和实用价值.综述了催化抗体研究的最新进展,讨论了该领域目前存在的问题,提出了解决这些问题的可能办法。
关键词:抗体酶;催化原理;技术方法;研究进展;应用绪论——抗体酶抗体酶(abzyme),又称催化抗体(cat·alytic antibody),是指通过一系列化学与生物技术方法制备出的具有催化活性的抗体,它除了具有相应免疫学性质,还类似于酶,能催化某种活性反应。
抗体与酶相似,它们都是蛋白质分子.酶与底物的结合及抗体与抗原的结合都是高度专一性的,但这两种结合的基本区别在于酶与高能态的过渡态分子相结合,而抗体则与抗原(基态分子)相结合。
抗体与天然酶相比,最大的优点在于抗体的种类是巨大的,免疫系统可以拥有10 种抗原特异性不同的抗体分子。
制备成功的抗体酶不但能催化一些天然酶能催化的反应,而且还能催化一些天然酶不能催化的反应。
1抗体酶1.1抗体酶的发现早在l948年,美国斯坦福大学荣誉退休化学教授[l]_波林(LinusPaulin'f)就提出过渡态理论(transition state theory) [2]。
这一理论认为,酶之所以具有催化能力,是因为它与反应分子(底物)的牢固结合的方式,有利于反应中的过渡态(transition state)的结构。
而这种结构会迅速重新排列成该反应的产物。
任何有利于过渡态,而不是其它可能的结构的因素,都能加快化学反应速度。
1 969年,布兰戴斯大学生物化学家w ·詹克斯(w ·Jenks)进一步发展了这一理论。
他和几位美国科学家认为,如果波林的观点是正确的话,那么利用某一反应过渡态的模拟物作为免疫原,则会得到催化该反应的抗体。
这种抗体能特异地识别化学反应的过渡态,并利用其结合能降低反应的活化能。
那么,适当的抗体也就能够以一种方式与真正的酶反应物结合.成为“酶家族”中新成员,去催化正常情况下由酶来完成的化学反应。
1986年以后,抗体酶研究进入一个新的阶段。
这一年的12月,R.A.Lerner和P.GSChutz两个小组同时在《科学》(Science)杂志上报道,他们已成功地得到了具有酶活性的抗体酶。
SChutz等人认为对硝基苯酚磷酸胆碱酯(PNPPC)作为相应羧酸二酯水解反应的过渡态类似物,推测用这个类似物作为半抗原诱导产生的单克隆抗体可能对羧酸二酯的水解反应有催化活性。
通过对单克隆抗体的筛选,找到了一株MOPC167单抗,后来又找到一株抗体酶T15,经证明该催化反应的动力学行为满足米氏方程。
[3] Lerner等人,从金属肽酶的研究成果中得到启发,合成了一个含有吡啶甲酸的膦酸酯类似物为半抗原诱导产生一个单抗6D4,用来催化不含吡啶甲酸的相应羧酸酯化合物的水解反应,使反应加速近1000倍,并表现出底物专一性和对介质pH的依赖性等。
[4]1.2抗体酶的基本结构及性质抗体酶主要来自IgG抗体分子[5]。
对抗体结构分析表明.IgG分子s是由两条相同的重链及两条相同的轻链靠二硫键连接而成。
木瓜蛋白酶作用抗体后,产生三个片断,其中相同的二个片断为抗原结合片断(Fab);在抗原结合片断中与抗原结合的部位,是“高度可变区”(Fv),该部位广泛的结构及顺序变化决定了抗体对外来物质的识别特性,其中电荷互补及立体互补是其分子识别的主要特征。
2抗体酶催化原理抗体酶能催化酯水解反应,Oxy—Cope重排反应,还原反应,环氧化及氧化物开环反应,Diels—Alder反应,Claisen重排反应。
[6] 而在抗体催化的反应中,研究最广泛的是酯水解反应,所以在这里只介绍一下酯水解反应的原理。
酯水解反应的过渡态是带负电荷的四面体结构。
以MOPCI67催化碳酸脂水解为例说明。
首先通过化学合成过渡态磷酸脂的类似物——硝基苯磷酰胆碱脂,利用过渡态类似物作为半抗原,并将其与牛血清蛋白偶合,制成抗原注入动物体内,动物体的血液中就会产生可以和过渡态碳酸脂特异性结合的抗体MOPCl67,然后采用单克隆技术分离纯化出MOPCI67。
在抗体催化碳酸脂反应中,MOPCI67和过渡态碳酸脂结合后,提高了反应物过渡态的稳定性,降低了反应的活化能,从而加速了水解反应的进程。
该反应的产物生成速度常数l(c 达到了(o.40±0.04)/min,米氏常数Km为208±431mol/L。
)3抗体酶技术方法抗体酶与其催化的活性化合物之间具有结构互补的性质,即酶分子与“反应过渡态”化合物互补,从分子识别角度来看,这种互补关系类似于抗体抗原间的互补作用。
抗体酶最初的产生手段是按以下步骤进行的:首先合成稳定的反应过渡态类似物,将此化合物做为半抗原与载体蛋白相连,免疫动物制备单克隆抗体,由它诱导产生的抗体,可以按预定方向取得催化活性。
该方法中最重要的是半抗原的分子设计和合成。
近年来,抗体酶的产生途径又有新的进展。
主要有以下途径和方法:3.1直接引入天然或合成的催化基团[7] ①化学诱变法一将合成的或天然的具有催化活性的基团通过化学修饰法引入分子中;②蛋白质工程技术一通过蛋白质工程技术使抗体结合部位的氨基酸残基产生定向改变,既可以直接产生酶活性。
也可以对初步具有酶活性的抗体进行进一步改造,构建高活性体。
3.2基因工程技术由免疫学可知.对独特的分子抗原,动物可有5~10000个不同的B细胞产生抗体,而通过细胞融合产生的单克隆抗体一般只有上百个。
因此重组抗体分子在细菌E.coli 中的表达,可以提供抗体库。
基因工程抗体库得到的抗体数量比免疫技术得到的抗体要高几个数量级。
但该方法中筛选抗体的技术还需进一步完善。
3.3相似分子诱导法在反应过渡态类似物难以合成的条件下,采用化学结构相似的舒子如酶的抑制剂分子做半抗原,也可筛选到抗体酶因为免疫系统对一个半抗原可以产生一些结构大致相同.但却存在细微差别的抗体,因此用含有与半抗原类似结{旬的化台物筛选单克隆抗体.也会找到所需要的有特殊识别功能及催化作用的抗体酶。
3.4共价抗原免疫法这是在亲和标记抑制剂基础上发展起来的新的抗体酶制备方法。
如果以亲和标记剂为半抗原,则抗体结合部位将产生与亲和基团电荷性质相反的基团,如亲核性、亲电性氨基酸,酸性氨基酸、碱性氯基酸等。
该途径适用于产生一些晤性部位中含有上述氨基酸的酶。
3.5细胞融合法[8] 其过程如下:要得到一特定抗原的抗体,如果抗原是小分子,必须将其和载体蛋白相联。
然后对此抗原进行免疫,使宿主有机体针对抗原产生抗体,产生抗体的脾细胞与骨髓细胞相融合。
融合得到的杂交细胞既能产生抗体又能在体外培养。
通过选择培养,杂交细胞得以存留。
将杂交体克隆化,即繁殖成母体的同一细胞或分离成菌落。
这些菌落能产生单一均匀的抗体。
对这些菌落用酶联免疫吸收试验加以筛选,以评价其选择性结合抗原的能力。
然后把抗原结合到一种固体支撑物上,再加入含有抗体的介质,这样抗原一抗体复合物随即形成,经过提纯就得到AB—AG复合物。
4抗体酶的研究进展4.1抗体酶在有机合成中的应用迄今为止, 科学家们已成功开发出能催化所有6种类型的酶促反应和几十种类型的化学反应的抗体酶。
抗体原先催化的反应范围也由于重新设计半抗原而扩大,催化效率也因此而得到改善。
4.2 抗体酶在医疗方面的应用(1)抗体酶在帮助戒毒方面的应用吸毒是一个困绕着很多国家的难题,尤其是吸毒上瘾后很难戒掉,直接拮抗可卡因上瘾的抗体至今还没有找到。
一个替换的方法是阻断可卡因、鸦片和受体的结合。
虽说抗鸦片的抗体能有效拮抗注射海洛因上瘾的猴子,然而由于抗体和抗原形成复合物后不能再生,必须使用高剂量的抗体使这一应用受到限制。
抗体酶则不一样,不但能和抗原结合,而且能使抗原水解而再生,这不但能减少抗体酶的用量,也能减少抗体酶的免疫原性。
因此比其它抗体临床应用前景更好。
Landry 等用可卡因水解的过渡态类似物- 磷酸单酯为半抗原,产生的单克隆抗体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胆碱酯酶差不多,水解后的可卡因片断失去了可卡因刺激功能。
因此,用人工抗体酶的被动免疫也许能阻断可卡因上瘾,达到戒毒目的。
——图注:过滤太类似物(2)抗体酶用于肿瘤治疗肿瘤病人化疗遇到的最大问题是药物选择性差而导致高毒性及药物半衰期短和对肿瘤浸润性差,因此达到肿瘤细胞表面的药物浓度很低。
目前正在发展一种称为抗体介导前药治疗(ADEPT)技术,即将能水解前药释放出肿瘤细胞毒剂的酶和肿瘤专一性抗体相偶联,这样酶就会通过和肿瘤结合的抗体而存在于细胞的表面。
静脉给药后,当药物扩散至肿瘤细胞的表面或附近,抗体酶就会将前药迅速水解释放出抗肿瘤药物,从而提高肿瘤细胞局部药物浓度, 增强对肿瘤的杀伤力, 达到提高肿瘤化疗效果的目的。
当然前药只能被抗体酶水解而不能被内源性酶水解,抗原还要尽量减少免疫原性。
5抗体酶的应用前景5.1抗体酶的应用(一)在有机合成领域的应用目前,已成功筛选出可催化6种类型酶促反应和几十种化学反应的抗体酶,可催化许多困难和能量不利的反应.催化类型包括底物异构化反应、酯水解、酰胺水解、酰基转移、Claisen重排反应、光诱导反应、氧化还原、金属螯合、环化反应等,抗体酶还可以作为手性助剂控制光加成反应产物的立体化学,用于手性化合物的拆分,还可用于探索化学反应机制.(二)在医学领域的应用利用抗体酶催化药物在体内的还原,有利于机体对药物的吸收,并降低药品的毒副作用;将抗体酶技术和蛋白质融合技术结合在一起,设计出既有催化功能又有组织特异性的嵌合抗体,用于切割恶性肿瘤;将抗体酶直接作为药物,以治疗酶缺陷症患者¨(三)在戒毒领域的应用抗体酶可以拮抗可卡因等麻醉剂的成瘾性,使可卡因失去刺激功能,以帮助瘾君子戒除毒瘾.抗体酶还可以水解清除血液中的毒素,如分解可卡因、有机磷毒剂等.(四)在前药设计中的应用[9] 前药(prodrug)是指为降低药物毒性而设计的一类自身无活性或活性较低,需在体内经代谢转化为活性药物以发挥作用的化合物.抗体酶在正在发展的ADEPT体系中成功地对前药进行活化,提高了肿瘤治疗的选择性,显示出很好的应用前景[10].ADEPT 体系,即抗体靶向的酶前药治疗(antibody directed enzyme prodrug therapy ADEPT )体系.将能催化前药转化为肿瘤细胞毒剂的酶,与肿瘤细胞专性抗体相偶联,酶通过与肿瘤抗体的结合而存在于肿瘤细胞表面,当前药扩散至肿瘤细胞表面或附近时,抗体酶就会将前药迅速水解,释放出抗肿瘤药物.这样大大提高了肿瘤细胞附近局部药物的浓度,增强对肿瘤细胞的杀伤力,减少对正常细胞的杀伤作用[11]经过科学家们的不断努力,抗体酶在ADEPT 体系中的应用将日益完善,有可能成为癌症化疗的重要武器。