第七章 抗体酶核酶.ppt

第八章 抗体酶 核酶 抗体酶也叫催化抗体，是具有催化活性的免疫球蛋白,它兼具抗体的高度选择性和酶的高效催化性。 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，免疫学原理以及过渡态理论是抗体酶设计的主要依据。 ①异物性 异物性是指来源于体外的抗原，绝大多数抗原属于异物，但也存在自身抗原。 ②特异性 抗原特异性的物质基础是抗原决定簇（亦称表位）。 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。 在酶催化的反应中，与酶的活性中心形成复合物的实际上是底物形成的过渡状态。 酶与过渡状态的亲和力要大于酶与底物或产物的亲和力。 过渡态构型存在时间极短，实际中极难捕获。过渡态类似物则是能模拟酶催化反应过渡态结构的稳定物质。 1969年Jencks在过渡态理论基础上提出：能与化学反应中过渡态结合的抗体，可能具有酶的活性。 1975年Kohler和Milstein于发明了单克隆技术，使抗体酶的生产成为可能。 1986年Lerner和Schultz发现：针对羧酸酯水解的过渡态类似物产生的抗体，具有催化活性，将这类具有催化能力的免疫球蛋白称为抗体酶（abzyme）或催化抗体（catalyticantibody）。 1.2 抗体酶的特性 与配体(底物)结合的专一性（包括立体专一性）可以达到甚至超过天然酶的专一性，有更强的专一性和稳定性； 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；与天然酶有相近的米氏动力学及pH依赖性等。 能催化一些天然酶不能催化的反应 ①有许多化学反应还没有已知酶催化进行 ②抗体的多样性决定了抗体酶催化反应类型多样性 ③抗体酶可以根据需要人工裁制 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 设计半抗原（选择合适的过渡态类似物作为半抗原） 半抗原与载体蛋白（如BSA）偶联制成抗原,以此抗原免疫动物。 免疫动物的脾脏细胞与骨髓瘤细胞相融合制备杂交瘤细胞（既能产生抗体又能在体外培养）。 将杂交瘤细胞克隆化，即能产生单一均匀的抗体。 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。 用基因工程方法改造和制备抗体酶是一种很有前途和发展潜力的抗体酶制备方法。 将催化基因引入到特异抗体的抗原结合位点，或者针对性地改变抗体结合区的某些氨基酸序列。 对已产生的单抗，分析抗体结合部位的氨基酸顺序，然后通过对其进行定点突变，进而改变抗体酶的催化效率。 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。 用PCR技术随机将抗体轻链和重链基因重新组合，就可大量制造Fab片断（抗体库）。 用工程抗体催化法生产抗体酶，改变了抗体酶生产的传统途径，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、免疫原性较低的优点，并易获得稀有的抗体。 ④化学修饰法 抗体酶结构修饰的关键是找到一种温和的方法在抗体结合位置引入具有催化功能的基团。 游离巯基是适合的基团之一，它具有高亲核性，易于氧化，能通过二硫化物进行交换反应而选择性修饰的特点。 ①抗体酶在帮助戒毒方面的应用 前药是指由具有生物活性的药物经化学修饰后转变为体外无活性的化合物，这种化合物在体内经酶或非酶作用，脱去保护基，释放出母体药物而发挥治疗作用。 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。 一、核酶的概念 二、核酶的种类 三、核酶的应用 四、核酶面临的问题 五、影响核酶活性的因素 后来证实人工合成的具有类似结构的DNA分子也具有特异性降解RNA的作用，被称为脱氧核酶或催化性DNA。目前尚未发现天然存在的催化性DNA。 核酶的发现打破了酶是蛋白质的传统观念，对生物分子的进化也提出了新的观点和依据。 ① I类内含子的自我剪接 剪接型核酶是通过既剪又接的方式除去内含子。 Ⅱ型IVS是与细胞核mRNA前体的IVS结构相似的间隔序列。通过转磷酸酯反应，生成成熟的RNA及套环状的IVS。 催化的剪接反应不需要鸟苷或鸟苷酸参加，但仍需要镁离子(Mg2+)。 1.4 抗体酶的应用前景 Landry等用可卡因水解的过