化学酶工程PPT.ppt

第五章 化学酶工程;第一节 酶分子的化学修饰;二． 酶修饰的方向; 凡通过化学基团的引入或除去，而使酶蛋白共价结构发生改变，称为蛋白的化学修饰。;（二） 酶化学修饰的方法及修饰剂 ;二． 酶性质的了解;三． 反应条件的选择;四． 酶修饰方法;1. 酶分子侧链基团的化学修饰 ;一．几种重要的修饰反应;2．烷基化反应 ;3．氧化和还原反应 ;4．芳香环取代反应 ;二．特定氨基酸残基侧链基团的化学修饰 ;1．巯基的化学修饰 ;2．氨基的化学修饰 ;3．羧基的化学修饰 ;4．咪唑基的化学修饰 ;5．胍（gua）基的化学修饰 ;三. 研究热点-核酸类酶的修饰 ;2. 有机大分子对酶的修饰;二．常使用的水溶性大分子修饰剂 ;3. 蛋白质类及其它;一．蛋白质类修饰;常用方法;3．活性酯法;a 白蛋白琥珀酰化 ;b 活性酯形成反应 ;c 修饰反应 ;二．金属离子置换修饰;2．常用离子;举例;（三） 修饰酶的性质及特点;例：每分子核糖核酸酶与6.5分子的右旋糖酐结合，可使该酶的活力提高到原有酶活力的2.25倍。 原因： 1．修饰剂与酶多点交联，固定了酶的分子构象，增强了酶的结构刚性。 2．减少了酶分子内部基团的热振动。 ;热稳定性举例：;二．抗原性;三．体内半衰期;四．最适pH;五．酶学性质的改变;六．对组织的分布能力变化;六．对组织的分布能力变化举例; （四） 酶化学修饰的应用 ;应用;应用;二． 化学修饰酶在医药和生物技术中的应用;三． 蛋白质化学修饰的局限性;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;;;;酶是生物催化剂;对任何化学反应，反应物在变为产物之前，必须获得一定的能量，成为活化态或称过渡态。过渡态处于最高能阶上。 过渡态与反应物的能阶之差称为活化能。 获得活化能的多少与反应的速度成正比。;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。;与反应过渡状态结合作用;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??进行。 1986年Lerner和Schultz证实了这一设想。;抗体酶的发现;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。;;抗体酶具有典型的酶反应特性;过渡态理论与抗体酶;抗体酶的特性;抗体酶的催化反应类型;抗体酶的特性;抗体酶的制备;诱导法;利用过渡态类似物制备抗体酶示意图;诱导法;抗体酶用于有机酯的水解，过渡态类似物磷酸盐和磷酸酯作为免疫原诱导产生的单克隆抗体催化水解反应比未催化反应快104倍。;用一个带有电荷的半抗原作为免疫原，在免疫进化过程中诱异抗体结合部位的一个氨基酸残基带有互补的电荷，使其具有酸、碱或亲核催化的能力。;拷贝法;独特型;;抗独特型抗体;;抗独特型抗体酶;引入法;随着噬菌体抗体库技术的完善，可根据需要构建适当序列的基因片断，绕过免疫学方法，构建全新的抗体酶。 噬菌体展示技术将组建亿万种不同特异性抗体可变区基因库和抗体在大肠杆菌中功能性表达，与高效快速的筛选手段结合起来，彻底改变了抗体酶生产的传统途径。 用工程抗体催化法生产抗体酶，不需要进行细胞融合以获得杂交瘤细胞，并且可筛选具有特定功能的未知结构，具有生产简单、价格低、抗体的免疫原性较低的优点，并易获得稀有的抗体。;Fab片断由轻链和重链的VH及CH1部分组成，作为一种催化剂，抗体酶有这样的片断就行，无须完整的抗体分子。 从人或动物的抗原中抽取基因，然后用PCR技术重新铸造轻链和重链，这样就可以把这些基因组合成100万个含有成对轻链和重链的基因库。 这些基因库是存储在细菌病毒里，通过随机地将基因和轻重链结合的方法，就可大量制造Fab片断了。 这就可在细菌培养中繁殖数百万计不同抗体。;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 游离巯基就是适合的基团之一，它具有高亲核性，易于氧化，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。;抗体酶的应用前景;;抗体酶用于肿瘤治疗;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 。;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