酶工程抗体酶_PPT课件.pptx

;抗体酶(abzyme)，又称催化抗体(catalytic anti bodv)，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，它既具有相应的免疫活性， 又能像酶那样催化某种化学反应。;研究背景 抗体酶的制备方法 抗体酶的应用 抗体酶存在的问题 未来对抗体酶的研究重点 抗体酶的发展前景 ;机体的免疫系统可以产生108 ~109 个不同的抗体分子，抗体分子的多样性它几乎无限的识别能力，这正是抗体得以与靶分子精确匹配，从而产生高度特异性和亲和性的分子基础。抗体对的精细识别性使其能结合几乎任何天然的或合成的分子。 利用免疫系统的这一特性将抗体开发成适合特定用途的酶，是很有意义的研究。;1969年Jencks在酶反应过渡态理论的基础上猜想：若抗体能结合反应的过渡态，理论上它则能够获得催化性质。 1984年Lerner进一步推测：以过渡态类似物作为半抗原，则其诱发出的抗体即与该类似物有着互补的构象，这种抗体与底物结合后，即可诱导底物进入过渡态构象，从而引起催化作用。根据这个猜想，Lerner和schultz分别领导各自的研究小组独立地证明了：针对羧酸酯水解的过渡态类似物产生的抗体，能催化相应的羧酸酯和碳酸酯的水解反应。 1986年美国《Science》杂志同时发表了他们的发现，并将这类具催化能力的免疫球蛋白称为抗体酶。;1.诱导法;拷贝法主要根据抗体生成过程中抗原--抗体互补性来设计的。 （1）用已知的酶作为抗原免疫动物，通过单克隆技术，得到抗酶抗体。 （2）再将此抗体作为抗原去免疫动物，再次采用单克隆技术，经筛选和纯化就可获得具有原来酶活性的抗体酶。 因为抗原与该抗原产生的抗体具有互补性，经两次拷贝，就把酶的活性部位的信息翻录到抗体酶上了，使该抗体酶活性中心的空间结构与原酶的形状完全一致，保证了对同底物的特异性。 ;2.拷贝法; 抗体酶和酶都可以用化学修饰法加以改造，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，它具有高亲和性，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。 此法不需要了解反应的过渡态及反应的详细机制，而且可以引入天然和人工合成的辅因子。 ;一般先用可裂解亲和试剂与抗体作用，然后再用二硫苏糖醇处理，则在抗体的结合部位附近引入巯基，用此巯基作为锚可以很方便地引入其它化学功能团，如咪唑基等。用此法已制备出了含有活性部位巯基和咪唑基的具有水解活力的抗体酶。;1.戒毒方面的应用 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，其催化活性要高于血液中催化可卡因的丁酰胆碱酯酶，水解后的可卡因片段失去可卡因刺激功能，从而达到戒赌的目的。 ;2.肿瘤的治疗 抗体介导前药治疗技术（ADEPT）：静脉注射前药后，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。;3.抗爱滋病毒(HIV) HIV通过其核衣壳蛋白gpl20与T淋巴细胞CD4分子结合而侵染Th细胞，摧毁人体免疫系统，破坏免疫防御功能，患者并发症或肿瘤而死亡。Sudhir Paul研究小组利用蛋白质工程方法制作出抗体酶，它能水解HIV的gpl20上编号为421—433的一小段肽序列。;（1）催化效率。抗体酶催化反应的范围十分广泛，而且还在不断拓展。但至今只有少数的抗体酶获得实际应用，绝大多数的抗体酶还远未达到实用阶段。其中催化效率是抗体酶能否实现实用的关键因素，因为它直接关系到反应时间是否合理、反应的收率是否可以被人们接受。从目前的情况来看，与酶的催化速度相比较，大部分抗体酶的反应速度要低2～3个数量级。 （2）抗体酶的筛选。目前的筛选方法一般是通过对半抗原亲合力的大小进行筛选，而不是通过催化活性的大小来进行，此时的问题是，与半抗原的亲和力最大的抗体却不一定是最好的抗体酶。 （3）抗体酶的专一性。从经济观点出发，与酶催化一样，抗体酶的专一性在一些情况下却是一个明显的缺陷，因为在这些情况下，人们不得不需要不同的抗体酶来催化每一个底物或每一个反应，因此，开发能催化多种底物的抗体酶显然是应用研究所追求的一个重要目标。;1．通过制定具有催化活性的抗体实现对特定化学反应的催化，实现对那些不能用天然酶催化的反应的催化； 2．抗体酶体内治疗作用的拓展； 3．抗体酶生产库以及生产技术的研究，使抗体酶能降低成本，实现商业化应用。;在医学方面，抗体酶可能可以用于体内治疗多种疾病，除作为药物传递体系活化前药用于肿瘤治疗外，还可以替代氨基酸和嘧啶体内生物合成中的必需酶用于体内代谢的反应的催化。抗体酶在体内治疗方面可能会随着抗体治疗应用的发展而迅速发展。 最近