化工1006邓志刚_10110608.doc

抗体酶研究的新进展 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}生和酶的高效催化性，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。关键词催化抗体抗体酶筛选酶学特征抗体酶或催化抗体是一种新型人工酶制剂，它是依据对酶分子催化反应机制的理解，结合免疫球蛋白的分子识别特性，应用免疫学、细胞生物学、化学和分子生物学等技术制备的具有高度底物专一性及特殊催化活力的新型催化抗体。抗体酶的多样性、特异性和稳定性，已形成了生物界中一个崭新的超分子体系，它把免疫学、酶学理论的发展和抗体在医药及工业等领域的应用推向一个新水平。近年来，对抗体酶的制备、催化反应特性及分子结构等已进行了一些研究，下面介绍抗体酶的基本性质和研究进展。1抗体的结构抗体和酶一样是大分子蛋白质，由2条相同的轻链(约2500u)和2条相同的重链(约5000u)组成(见图1)。轻链由VL(可变区)和CL(不变区)组成，重链也由Ⅶ(可变区)和CH(不变区)组成。重链和重链及重链和轻链问通过二硫键相连。此外，重链还有一连接枢扭。抗体的结合部位由6个超变区组成。对同类型抗体CL和CH部分氨基酸的序列相同，然而·VL和VH是非常专一的。可变区约由110个氨基酸组成，至少可产生1亿个不同抗体，它是抗体多样性的基础。抗原结合片断(Fab)由轻链和重链VH及CH1组成。抗体一抗原复合物是借助范得华力、疏水作用、静电作用及氢键作用而形成。 2抗体酶的基本结构及性质抗体酶主要来自IgG抗体分子。对抗体结构分析表明：I分子是由2条相同的重链及2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3个片断，其中相同的2个片断为Fab；Fab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。3抗体酶的产生途径和方法酶与其催化的活性化合物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，将此化合物作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。3．1直接引入天然或合成的催化基团1)化学诱变法。将合成或天然具有催化活性的基团通过化学修饰法引人到抗体分子中。2)蛋白质工程技术。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，既可直接产生酶活性，也可对初步具有酶活性的抗体进行进一步改造，构建高活性抗体。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5～1万个不同的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分子如酶的抑制剂分子做半抗原，也可筛选到抗体酶。免疫系统对一个半抗原可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构的化合物筛选单克隆抗体，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：亲核性和亲电性氨基酸、酸性氨基酸及碱性氨基酸等。该途径适用于产生一些活性部位中含有上述氨基酸的酶。3．5细胞融合法此方法是Schultz等首次使用的方法。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14饲料研究细胞得以存留。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抗体酶的筛选方法在制备抗体后