第10章抗体酶 核酶 极端.ppt

模拟酶 核酶 极端酶 3．设计要点 设计前： 酶活性中心-底物复合物的结构 酶的专一性及其同底物结合方式的能力 反应的动力学及各中间物的知识 3．设计要点 设计中： 为底物提供良好的微环境 催化基团尽可能同底物的功能团相接近 应具有足够的水溶性，并在接近生理条件下保持其催化活性 主-客体化学（host-guest chemistry）：具有显著识别能力的某些大分子可以作为主体，有选择性地与作为客体的底物发生配合，类似于酶和底物的作用。 冠醚化合物的模拟酶 胶束模拟酶 抗体酶概念 抗体酶产生的理论基础 抗体酶的制备方法 抗体酶的应用 抗体 由抗原诱导产生的，在结构上与抗原高度互补并与抗原具有特异结合功能的免疫球蛋白。 抗体的最显著的特征是多样性和专一性 过渡态理论 抗体酶设想 1969年Jencks根据抗体结合抗原的高度特异性，与天然酶结合底物的高度专一性相类似的特性，在过渡态理论的基础上首先提出设想：能与化学反应中过渡态结合的抗体，可能具有酶的活性，催化反应的进行。 1986年Lerner和Schultz证实了这一设想。 抗体酶的发现 1986年美国Lerner和Schultz两个实验室同时在Science上发表论文，报道他们成功地得到了具有催化活性的抗体。 并将这类具催化能力的免疫球蛋白称为催化抗体，即抗体酶。 抗体酶 抗体酶（Abzyme）或催化抗体（Catalytic antibody)本质上是一类具有催化活力的免疫球蛋白，在其可变区赋予了酶的属性。 它是利用现代生物学与化学的理论与技术交叉研究的成果，是抗体的高度选择性和酶的高效催化能力巧妙结合的产物。 抗体酶具有典型的酶反应特性 与配体(底物)结合的专一性，包括立体专一性，抗体酶催化反应的专一性可以达到甚至超过天然酶的专一性； 具有高效催化性，一般抗体酶催化反应速度比非催化反应快102～106倍，有的反应速度已接近于天然酶促反应速度； 抗体酶还具有与天然酶相近的米氏方程动力学及pH依赖性等。 抗体酶的催化反应类型 1、转酰基反应 2、水解反应 3、Claisen重排反应 4、酰胺合成反应 5 Diels-Alder反应 6、转酯反应 7、光诱导反应 8、氧化还原反应 9、脱羧反应 10、顺反异构化反应 胶束酶模型 1986年Schultz以对硝基苯酚磷酸胆碱酯（PNPPC）作为相应的羧酸二酯的过渡态类似物。 诱导产生的抗体酶使水解反应速度加快12000倍。 1. 诱导法 用设计好的半抗原，通过与载体蛋白（如牛血清白蛋白）偶联制成抗原。然后对动物进行免疫，取免疫动物的脾细胞与骨髓瘤细胞杂交，杂交细胞则分泌单克隆抗体，经筛选和纯化，得抗体酶。 抗体酶的制备 用酶作为抗原免疫动物得到抗酶的抗体，再将此抗体免疫动物并进行单克隆化，获得单克隆的抗抗体。对抗抗体进行筛选，获得具有原来酶活性的抗体酶。 2. 拷贝法 抗体酶的制备 * * 生物催化剂 （Biocatalyst） 蛋白质类：天然酶 enzyme 极端酶 extremozyme 抗体酶 abzyme 生物工程酶 其它：模拟酶 核酸类: 克隆酶 遗传修饰酶 蛋白质工程新酶 、 Ribozyme Deoxyribozyme 模拟酶的主要部件： 酶学：酶的结构和作用机理在分子水平上的解释，动力学方法的发展，以及酶催化反应过渡态理论。 高分子化学：人工体系中分子识别、结合和催化的研究。 分子识别：主体或受体对客体或底物选择性结合并产生某种特定功能的过程。 2.模拟酶理论基础 主-客体酶模型 胶束酶模型 抗体酶 分子印迹酶模型 4.模拟酶的分类和制备 按模拟酶的属性： 冠醚水解酶模拟物 单分子胶束酶模型 抗体酶（Abzyme) 抗体中的每条链中有恒定区和可变区。 相同点：都是蛋白质，都有特异性。 不同点： 1）酶是能与反应过渡态选择结合的催化性物 质，抗体是和基态分子结合的物质。 2）酶的活性和合成受到代谢调节，种类有限。 抗体只有在抗原存在时才产生，种类无限。 抗体与酶的异同： 过渡态理论认为，酶与底物的结合经历了一个易于形成产物的过渡态，实际上是降低了反应所需的活化能。 * * * *