抗体酶PPT

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IgG 结构图
抗体与酶的异同
相同点：都是蛋白质，都有特异性。 相同点：都是蛋白质，都有特异性。 不同点： 不同点： 1）抗体无催化活力，酶有催化活力。 ）抗体无催化活力，酶有催化活力。 2）本质差别：酶是能与反应过渡态选择结 ）本质差别： 合的催化物质， 合的催化物质，抗体是和基态紧密结合的 物质。 物质。 • 3）酶的活性和合成受到代谢调节，种类有 ）酶的活性和合成受到代谢调节， 限。 • 抗体只有在抗原存在时才产生，种类无限。 抗体只有在抗原存在时才产生，种类无限。 • • • •
利用疫动物得 到抗酶的抗体，再将此抗体免疫 到抗酶的抗体， 动物并进行单克隆化， 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， 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。 获得具有原来酶活性的抗体酶。
拷贝法制备抗体酶示意图
酶 联免疫分析
• 酶联免疫吸附分析（enzyme-linked 酶联免疫吸附分析（ immunosorbent assay ELISA）是将酶 ） 作为标记物质，使之和抗原（或抗体） 作为标记物质，使之和抗原（或抗体）结 合形成酶与抗原（或抗体）复合物， 合形成酶与抗原（或抗体）复合物，然后 再根据待测抗体（或抗原） 再根据待测抗体（或抗原）与复合物专一 且定量的结合关系， 且定量的结合关系，通过测定待测抗体 或抗原）结合的标记酶活力， （或抗原）结合的标记酶活力，从而计算 出抗原或抗体的量。 出抗原或抗体的量。
•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。 • 构建有别于天然功能酶的新酶类，是酶 工程研究的又一前沿领地。
抗体酶的催化特征
• 1、与天然酶相比抗体酶的特点 • 能催化一些天然酶不能催化的反应 • 有更强的专一性和稳定性 • 催化作用机制不同 • 2、抗体酶和非催化性抗体作用的比较 • 更高的反应特异性 • 反应的可逆性 • 反应的量效性
三、抗体酶的制备
• 1. 诱导法 • 用设计好的半抗原， 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。 （如牛血清白蛋白）偶联制成抗原。然后 对动物进行免疫 免疫， 对动物进行免疫，取免疫动物的脾细胞与 骨髓瘤细胞杂交， 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，经筛选和纯化，得抗体酶。
催化布洛芬甲醋选择性水解的催化抗体设计 和制备
• 通过对布洛芬甲醋水解的机理分析，根据过渡态理论设计 和合成了四面体含磷和含硫半抗原作为半抗原，并与牛血 清蛋白 (BSA)偶联制备成免疫源，经免疫和克隆成功筛选 出具有催化加速选择性水解生成s一布洛芬的特异性催化 抗体，其 kcat/kuncat达到了1.6xl了。通过对所筛选的催 化抗体的酶学性质和反应性的考察，得到了催化抗体的最 适pH和温度范围，分别为7.0一8.0和30~40℃。在对其热 稳定性的考察中发现，催化抗体对热很敏感，超过55℃其 催化活性基本消失。通过对催化抗体催化布洛芬甲醋的选 择性反应动力学分析，建立了动力学方程。结果显示，尽 管催化抗体与酶在形成的中间态不一样，但催化反应同样 符合Michaelis一Menien的动力学规律，并拟合得到了动 力学参数Km为2831卿01.1一，，kcat为1.015一‘。
四、抗体酶的应用
• 1.抗体酶在帮助戒毒方面的应用 抗体酶在帮助戒毒方面的应用
Landry等用可卡因水解的过渡态类似物 磷酸单 等用可卡因水解的过渡态类似物-磷酸单 等用可卡因水解的过渡态类似物 酯为半抗原， 酯为半抗原，产生的单克隆抗体能催化可卡因 的分解， 的分解，其催化活性和血液中催化可卡因的丁 酰胆碱酯酶差不多，水解后的可卡因片断失去 酰胆碱酯酶差不多， 可卡因刺激功能。 可卡因刺激功能。 因此， 因此，用人工抗体酶的被动免疫也许能阻断可卡 因上瘾， 因上瘾，达到戒毒目的 。
二、抗体酶的定义
• 抗体酶又称催化抗体（catalytic 抗体酶又称催化抗体（ antibody），是抗体的高度选择性和酶 ），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， 的高效催化能力巧妙结合的产物，本质 上是一类具有催化活力的免疫球蛋白， 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。 在其可变区赋予了酶的属性。
与反应过渡状态结合作用
• 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。
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
• Lerner和Schultz分别领导各自的研究小组 首次观察到了抗体具有选择性的催化活性。 • 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。
• 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
过渡态理论认为， 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， 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。 低了反应所需的活化能。
催化抗体制备及其用于选择性水解 和不对称还原反应的研究
• 催化抗体的研究和开发预示着生物催化剂可以通过人工设 计与制备，由此开辟了一个崭新的模拟酶的研究方向，也 成为生物催化和生物催化剂的一个新的研究领域，无论是 在理论探索还是实践应用方面都具有极其广阔的前景，尤 其在医学、生物学、制药学等学科中将产生重要的影响。 催化抗体是多学科研究的交汇点，涉及了化学、生物学、 生物技术、有机生物和药物研究等领域。催化抗体的优化 设计和制备以及催化抗体的酶学性质和反应规律等是在发 展催化抗体技术中的几个关键问题，需要深入探究。本文 的主要目的就是要运用分子设计和制备手段来制得特定的 催化抗体，为制备手性药物和手性药物中间体服务，重点 考虑在非水介质中的应用研究。本文完成的主要工作如下
酶是生物催化剂
• 酶是一类具有催化功能的生物分子 • 酶反应有两个主要的特征：
– 高催化效率、高选择性
• 1946年，Pauling用过渡态理论阐明酶催化 的实质
–酶之所以具有催化活力是因为它能特异性结合 并稳定化学反应的过渡态(底物激态)，从而降 低反应能级。
过渡态理论
过渡态理论是解释酶催化原理的经典理论。 过渡态理论是解释酶催化原理的经典理论。
抗体酶（Abzyme)
姓名 张歌 学号 1004014
一、抗体酶的理论基础
• • • 抗体蛋白的特性： 抗体蛋白的特性： 抗体（ ）：能与相应抗原 表位)特异 抗体（antibody）：能与相应抗原 表位 特异 ）：能与相应抗原(表位 性结合的具有免疫功能的球蛋白。 性结合的具有免疫功能的球蛋白。 抗原（ ）：一类能刺激机体免疫系统 抗原（antigen）：一类能刺激机体免疫系统 ）： 使之产生特异性免疫应答， 使之产生特异性免疫应答，并能与相应免疫应 答产物(抗体或抗原受体 抗体或抗原受体)在体内外发生特异性结 答产物 抗体或抗原受体 在体内外发生特异性结 合的物质。 合的物质。 半抗原（ ）：只有抗原性而无免疫原 半抗原（hapten）：只有抗原性而无免疫原 ）： 性的物质。 性的物质。其可与抗体或致敏淋巴细胞特异性 结合，但不能单独诱发免疫应答。 结合，但不能单独诱发免疫应答。
2. 肿瘤治疗
• 目前正在发展一种称为抗体介导前药治疗 （ADEPT）技术，即将能水解前药释放出 ）技术， 肿瘤细胞毒剂的酶和肿瘤专一性抗体相偶 联，这样酶就会通过和肿瘤结合的抗体而 存在于细胞的表面。 存在于细胞的表面。
前药 ( prodrug)是指由具有生物活性的药物经化 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。 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 合物在体内经酶或非酶作用，脱去保护基， 放出母体药物而发挥治疗作用。 放出母体药物而发挥治疗作用。
独特型
• 每个免疫球蛋白分子所特有的抗原特异性 标志 • 独特型是单克隆的，其抗原决定簇位于V区
–同一个体中不同B细胞克隆所产生的Ig可变区 所具有的抗原特异性标志，由Ig超变区特有的 氨基酸序列和构型所决定。
• 独特型可由多个抗原决定簇组成，这些决 定簇称为独特位。
抗体酶的筛选
• 1、ELISA法；用ELISA法筛选对半抗原有 、 法 法筛选对半抗原有 亲和力的单克隆抗体 。 • 2、酶学活性检测法：直接用反应底物检测 、酶学活性检测法： 细胞培养液中抗体的酶活性。 细胞培养液中抗体的酶活性。 • 3、短过渡态类似物法：以过渡态类似物中 、短过渡态类似物法： 含有的必需基团的基本结构单元做为筛选 单克隆抗体的标准。 单克隆抗体的标准。 • 4、基因筛选法 ：应用基因探针，对基因 应用基因探针， 、 抗体库进行分析和筛选。 抗体库进行分析和筛选。