抗体酶ppt课件
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三.抗体酶的制备
第一阶段 通过免疫动物产生血清多克隆抗体 第二阶段 细胞工程阶段, 即用杂交瘤技术生产单克隆抗体 第三阶段 利用基因工程途径表达和改造抗体
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（1）诱导法
诱导法是利用反应过渡态类似物为半抗原免疫小鼠, 制作单克隆抗体, 筛选出具高催化活性的单抗即抗体酶。因半抗原没有免疫原性, 需要将设计 好的半抗原分子与载体蛋白(如白蛋白)偶联制成完全抗原, 然后免疫动物, 按 单克隆抗体制备程序获得杂交瘤, 分泌单克隆抗体, 经筛选和纯化得特异性 的抗体酶。
抗体酶可催化趋向性反应及非趋向性反应, 后者可能分为两种情况:一 是在放热分解反应中控制反应构象, 使多产物反应转变为单产物生成为主的 反应;另一种情况是降低反应中过渡态能障。但抗体酶缺少天然酶的韧性或 扭曲性, 没有天然酶所具有的底物去稳作用, 而可能只起稳定过渡态的作用。
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抗体酶能催化酯水解反应，Oxy—Cope重排反应等多种反应， 而在抗体催化的反应中，研究最广泛的是酯水解反应，所以在这里 只介绍一下酯水解反应的原理。酯水解反应的过渡态是带负电荷的 四面体结构。以MOPCI67催化碳酸脂水解为例说明。首先通过化学 合成过渡态磷酸脂的类似物——硝基苯磷酰胆碱脂，利用过渡态类 似物作为半抗原，并将其与牛血清蛋白偶合，制成抗原注入动物体 内，动物体的血液中就会产生可以和过渡态碳酸脂特异性结合的抗 体MOPCl67，然后采用单克隆技术分离纯化出MOPCI67。在抗体催 化碳酸脂反应中，MOPCI67和过渡态碳酸脂结合后，提高了反应物 过渡态的稳定性，降低了反应的活化能，从而加速了水解反应的进 程。该反应的产物生成速度常数l(c 达到了(o．40±0．04)/min，米 氏常数Km为208±431mol／L。)
抗体酶在生物催化领域的应用
LICME
演讲内容
简介
作用 原理
问题及 展望
抗体酶
制备
应用
催化的 反应
抗体（antibody）：指机体的免疫 系统在抗原刺激下，由B淋巴细胞或 记忆细胞增殖分化成的浆细胞所产 生的、可与相应抗原发生特异性结 合的免疫球蛋白。
酶（enzyme）：具有生物催化功 能的高分子物质。
[共性] ：一都是蛋白质； 二都能高选择配体，专一地与靶分子结合。
[区别] ：抗体特异性地结合抗原，帮助巨噬细胞摄入， 并摧毁抗原；
酶则高选择地结合底物，并催化反应高效率 进行。
如果能赋予抗体以酶的催化性，则无疑能使酶 的品种极大地扩大，其前途和效能都不可估量。
一.抗体酶简介
•定义
抗体酶是生物体受抗原诱导产生的具有催化能力的抗体, 其在 结构上与抗原高度互补并能与之特异结合，其本质就是一类具有催 化能力的免疫球蛋白,但是在易变区被赋予了酶的属性，所以又被称 为“催化性抗体”。
•结构
抗体酶主要来自IgG 抗体分子。对抗体结构分 析表明: IgG 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( F v ) ，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
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制备流程
提取骨髓 细胞培养
提取脾细 胞培养
过渡态类似物 免疫小鼠
细胞融合培养
ELISA效价 检测筛选
杂交瘤细胞 亚克隆
亚类鉴定
冻存细胞株
制备腹水并 纯化
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（2）拷贝法
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, （如 图）。首先, 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。然后,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。
抗体结构 5
二.抗体酶的作用原理
抗体酶是生物体受抗原诱导产生的具有催化能力的抗体, 其在结构上与 抗原高度互补并能与之特异结合。通过设计化学反应过渡态或中间体类似物 作为半抗原, 诱导机体产生抗体, 产生的抗体能特异性地识别过渡态分子, 降低反应的活化能, 达到催化反应的目的。抗体酶和所有的抗体一样, 都 是由两条轻链和两条重链构成, 抗原与轻链和重链的可变区特异性结合, 因 此可变区的氨基酸的排列顺序决定了抗体分子的特异性, 其本质是一类具 有催化活性的免疫球蛋白, 可变区赋予其酶的属性, 所以也称为催化抗体
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（3） 抗体结合部位修饰法
将催化基团或辅助因子引入到抗体的抗原结合部位，一般 可采用两种方法: 即选择性化学修饰法和基因工程定点突变法。
A.化学修饰法 抗体酶可以用化学惨饰的方法加以改 造。对抗体酶进行结构修饰的关键是 找到一种吻合的方法在抗体结合位置 或附近引入酶的催化基团或辅助基团， 如果引人的催化基团与底物结合部位 取向正确空间排布恰到好处，就能产 生高活力的抗体酶。为提高抗体酶的 催化能力，可采用邻近效应，静电催 化，应变，功能团催化等方法，在抗 体结合位点引入催化基团。
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B.基因工程定点突变法 随着基因工程技术的发展。用基因工程方法改造和制备全 新的抗体酶是一种很有前途和发展潜力的抗体酶制备方法。 对于已产生的单抗，分析抗体结合部位的氨基酸顺序或对 应的碱基顺序，然后通过对抗体酶结合部位氨基酸对应的 基因序列进行定点突变，在抗体结合部位加上有催化作用 的氨基酸，进而改变抗体酶的催化效率． 这就是基因工 程法生产抗体酶的原理。
制备方法:(1)过渡态类似物的构建:由于准确的过渡状态很难确定或合成, 因此, 制备抗体酶使用的半抗原是过渡态类似物, 这一步是关键。(2)抗原的 制备:将人工设计并构建的过渡态类似物(半抗原), 用化学方法与载体蛋白相 连成完全抗原, 然后免疫动物。(3)利用单克隆抗体筛选技术制备抗体酶, 这 种杂交瘤细胞能够产生单一的抗体, 又能在细胞培养条件下快速繁殖,可以大 量制备单一抗体。
三.抗体酶的制备
第一阶段 通过免疫动物产生血清多克隆抗体 第二阶段 细胞工程阶段, 即用杂交瘤技术生产单克隆抗体 第三阶段 利用基因工程途径表达和改造抗体
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（1）诱导法
诱导法是利用反应过渡态类似物为半抗原免疫小鼠, 制作单克隆抗体, 筛选出具高催化活性的单抗即抗体酶。因半抗原没有免疫原性, 需要将设计 好的半抗原分子与载体蛋白(如白蛋白)偶联制成完全抗原, 然后免疫动物, 按 单克隆抗体制备程序获得杂交瘤, 分泌单克隆抗体, 经筛选和纯化得特异性 的抗体酶。
抗体酶可催化趋向性反应及非趋向性反应, 后者可能分为两种情况:一 是在放热分解反应中控制反应构象, 使多产物反应转变为单产物生成为主的 反应;另一种情况是降低反应中过渡态能障。但抗体酶缺少天然酶的韧性或 扭曲性, 没有天然酶所具有的底物去稳作用, 而可能只起稳定过渡态的作用。
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抗体酶能催化酯水解反应，Oxy—Cope重排反应等多种反应， 而在抗体催化的反应中，研究最广泛的是酯水解反应，所以在这里 只介绍一下酯水解反应的原理。酯水解反应的过渡态是带负电荷的 四面体结构。以MOPCI67催化碳酸脂水解为例说明。首先通过化学 合成过渡态磷酸脂的类似物——硝基苯磷酰胆碱脂，利用过渡态类 似物作为半抗原，并将其与牛血清蛋白偶合，制成抗原注入动物体 内，动物体的血液中就会产生可以和过渡态碳酸脂特异性结合的抗 体MOPCl67，然后采用单克隆技术分离纯化出MOPCI67。在抗体催 化碳酸脂反应中，MOPCI67和过渡态碳酸脂结合后，提高了反应物 过渡态的稳定性，降低了反应的活化能，从而加速了水解反应的进 程。该反应的产物生成速度常数l(c 达到了(o．40±0．04)/min，米 氏常数Km为208±431mol／L。)
抗体酶在生物催化领域的应用
LICME
演讲内容
简介
作用 原理
问题及 展望
抗体酶
制备
应用
催化的 反应
抗体（antibody）：指机体的免疫 系统在抗原刺激下，由B淋巴细胞或 记忆细胞增殖分化成的浆细胞所产 生的、可与相应抗原发生特异性结 合的免疫球蛋白。
酶（enzyme）：具有生物催化功 能的高分子物质。
[共性] ：一都是蛋白质； 二都能高选择配体，专一地与靶分子结合。
[区别] ：抗体特异性地结合抗原，帮助巨噬细胞摄入， 并摧毁抗原；
酶则高选择地结合底物，并催化反应高效率 进行。
如果能赋予抗体以酶的催化性，则无疑能使酶 的品种极大地扩大，其前途和效能都不可估量。
一.抗体酶简介
•定义
抗体酶是生物体受抗原诱导产生的具有催化能力的抗体, 其在 结构上与抗原高度互补并能与之特异结合，其本质就是一类具有催 化能力的免疫球蛋白,但是在易变区被赋予了酶的属性，所以又被称 为“催化性抗体”。
•结构
抗体酶主要来自IgG 抗体分子。对抗体结构分 析表明: IgG 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( F v ) ，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
9
制备流程
提取骨髓 细胞培养
提取脾细 胞培养
过渡态类似物 免疫小鼠
细胞融合培养
ELISA效价 检测筛选
杂交瘤细胞 亚克隆
亚类鉴定
冻存细胞株
制备腹水并 纯化
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（2）拷贝法
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, （如 图）。首先, 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。然后,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。
抗体结构 5
二.抗体酶的作用原理
抗体酶是生物体受抗原诱导产生的具有催化能力的抗体, 其在结构上与 抗原高度互补并能与之特异结合。通过设计化学反应过渡态或中间体类似物 作为半抗原, 诱导机体产生抗体, 产生的抗体能特异性地识别过渡态分子, 降低反应的活化能, 达到催化反应的目的。抗体酶和所有的抗体一样, 都 是由两条轻链和两条重链构成, 抗原与轻链和重链的可变区特异性结合, 因 此可变区的氨基酸的排列顺序决定了抗体分子的特异性, 其本质是一类具 有催化活性的免疫球蛋白, 可变区赋予其酶的属性, 所以也称为催化抗体
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（3） 抗体结合部位修饰法
将催化基团或辅助因子引入到抗体的抗原结合部位，一般 可采用两种方法: 即选择性化学修饰法和基因工程定点突变法。
A.化学修饰法 抗体酶可以用化学惨饰的方法加以改 造。对抗体酶进行结构修饰的关键是 找到一种吻合的方法在抗体结合位置 或附近引入酶的催化基团或辅助基团， 如果引人的催化基团与底物结合部位 取向正确空间排布恰到好处，就能产 生高活力的抗体酶。为提高抗体酶的 催化能力，可采用邻近效应，静电催 化，应变，功能团催化等方法，在抗 体结合位点引入催化基团。
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B.基因工程定点突变法 随着基因工程技术的发展。用基因工程方法改造和制备全 新的抗体酶是一种很有前途和发展潜力的抗体酶制备方法。 对于已产生的单抗，分析抗体结合部位的氨基酸顺序或对 应的碱基顺序，然后通过对抗体酶结合部位氨基酸对应的 基因序列进行定点突变，在抗体结合部位加上有催化作用 的氨基酸，进而改变抗体酶的催化效率． 这就是基因工 程法生产抗体酶的原理。
制备方法:(1)过渡态类似物的构建:由于准确的过渡状态很难确定或合成, 因此, 制备抗体酶使用的半抗原是过渡态类似物, 这一步是关键。(2)抗原的 制备:将人工设计并构建的过渡态类似物(半抗原), 用化学方法与载体蛋白相 连成完全抗原, 然后免疫动物。(3)利用单克隆抗体筛选技术制备抗体酶, 这 种杂交瘤细胞能够产生单一的抗体, 又能在细胞培养条件下快速繁殖,可以大 量制备单一抗体。