抗体酶及其应用
抗体酶的研究及其应用
抗体酶的研究及其应用郝文杰生物化学与分子生物学 201421191526 摘要：抗体酶又称催化性抗体，是具有催化活性的免疫球蛋白，在其可变区赋予了酶的属性，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，它可促进许多用普通化学方法很难完成，或者天然酶尚未能催化的新奇转变，特别是自然界不存在的高效催化剂，对生物学、化学和医学等多种学科有重要的理论意义和实用价值。
本文就催化抗体的结构、性质、产生方法、筛选方法、酶学特征及应用进行了综述。
关键词：抗体酶；催化；高度选择性；催化剂；实用价值；结构抗体酶是具有催化性质的抗体。
从1883年Payen和Personz发现第一个酶以来，自从1986年Schultz和Lerner首次证实由过渡态类似物为半抗原，通过杂交瘤技术产生的抗体具有类似酶的催化活性以来，直至20世纪80年代初期，整整一个半世纪，发现的酶已经超过了4000种[1]。
1986年，Schultz和Lerner 同时在《Science》周刊上发表了他们各自独立领导的研究组对抗体酶的研究报告，并将之命名为Abzyme。
Abzyme本质为免疫球蛋白（Ig），只是在易变区被赋予了酶的属性，故又被称为催化抗体。
酶的催化机制在于它能结合底物产生过渡态，降低能垒，改变化学反应的速度。
抗体酶显示出在许多领域的潜在应用价值，包括许多困难和能量不利的有机合成反应，前药设计，临床治疗，材料科学等多个方面。
抗体酶这种兼具抗体和酶的性质的崭新物质，它集生物学、免疫学、化学于一身，它的发现打破了只有天然酶才有的分子识别和加速催化反应的传统观念，为酶工程学开创了新的领域，同时也为验证天然酶的催化机制，进行酶的人工摸拟，以及研究天然酶催化作用的起源提供了很好的帮助。
抗体酶的应用前景是十分广阔又充满希望的。
1.抗体酶的发展历史抗体酶(abzyme),又称催化抗体(catalytic antibody),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[2]。
抗体酶的制备及应用
Ｃ ｉ ａ ｓ ｉ ｉ ｅ ａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｏｇ ｅ ｅ ｈ ｎ ｃ ｅ １ ｎ ｅ ｈ ｏ］ ｙ Ｒ ｖｉ ｗ ｃ●Ｉ 源自抗体 酶 的制 备及 应 用
吕璨 慧
（ 国矿 业 大学 中
温
哲
徐州 ２１ １ ） ２ １６
江苏
Ｉ Ｎ 要】 体酶 既 具有相 应 的免 疫活 性， 抗 又具有 生 物催 化活 性 。抗体 酶具 有 抗体 种类 繁 多， 但 能催化 一 些天 然酶 能 催化 的反 应， 不 而且 还能 催化 一些 天然 酶不 能催化 的反 应等优 点 ，因此 在有 机合 成 、医 学、戒 毒 、前 药生产 等领 域 都有着 广泛 的利 用 。本文主 要 就抗 体酶 的催 化机 理、制 备方法 、具 体应用 等几 方面 展开讨 论 。 ［ 关键 词】 体酶 制 备方 法 抗 中图分 类号 ：９ ２ Ｒ ７ 应用 文 献标 识码 ： Ａ
的催化性抗 体 。 ３ 抗 体酶 的 应 用 口 ２ １ ３ １ 在 有机合 成领 域 的应用 ．
１抗体 一发 晨 历程 【 １ 】 １８ ９ ４年列 那 （ ｅｎ ｒ 进一 步推 测 ：以过渡 态类 似 物作 为半 抗 原，则 其 Ｌｒ ｅ） 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 列那 和 苏尔滋 （． ． ｃｕ ｔ） Ｐ Ｃ Ｓｈ ｌ ｚ 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 。１８ ９６ 年美 国 Ｓ ｉｎ ｅ ｃ ｅ ｃ 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 或 催 化 抗体 。 ２抗体 群的 村 鲁方 法 ２ １ 杂交癌 技术 ［ ． ５ 杂交 瘤技术 的基 本原 理是 用不 能在培 养液 中 生长的但 能产 生抗 体 的脾脏 细胞 ，与能 在培养 液 中生长 的骨髓 瘤 细胞进 行 融合 ，融合 得到 的杂 交细胞 既 能产生 抗体 又能在 体外 培养 ，通过 选择 培养 ， 以获取 能产 生单 克隆 抗体 的杂 交 瘤细 胞 。 再把 这些 细胞 单克 隆化 ， 即繁殖 成母 体 的同一 细胞 或形 成菌 落 。 这 些 菌落 能够产 生单 一均匀 的 抗体 ，可用 于进 行单 克隆 抗体 的扩 大生 产 。对 这 些菌 落用 酶联免 疫 吸附法 （Ｌ Ｓ） Ｅ ＩＡ 等方 法加 以筛选 。 该制备 方法 的关 键是 要有 合 适而 稳定 的过 渡态 模拟 物 作半 抗 原 ，以产 生与过 渡 态 高度 亲和 的抗 体 酶 。 由于大 多数反应 过 渡态类 似物 的分 子量 较低 ， 即所谓 的半 抗原 ，他们 本身 免 疫 原性很 弱 ，必须 与某种 载体 偶联 才能 表现 免疫 原性 。本方 法所 得到 的抗 体 酶 的催 化 能 力 的 高低 ，在 很 大 程度 上 取 决 于 化 学模 型 物 的 设 计 。 ２ ２ 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 。 （） １化学 修饰法 抗 体酶 可 以用 化 学修饰 的方法 加 以改造 。 抗 体酶进 行 结构修 饰 的关键 对 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 ， 电催化 ， 静 应 变 ，功 能 团催 化 等 方 法 ，在 抗 体 结 合 位 点 引 入 催 化 基 团 。
抗体酶
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。利用动 物免疫系统产生抗体的高度专一性，可以得到 一系列高度专一性的抗体酶，使抗体酶不断丰 富。随之出现大量针对性强、药效高的药物。 立体专一性抗体酶的研究，使生产高纯度立体 专一性的药物成为现实。以某个生化反应的过 渡态类似物来诱导免疫反应，产生特定抗体酶， 以治疗某种酶先天性缺陷的遗传病。抗体酶可 有选择地使病毒外壳蛋白的肽键裂解，从而防 止病毒与靶细胞结合。抗体酶的固定化已获得 成功，将大大地推进工业化进程。
其它名称 反应可逆 二烯合成 [4+2]环加成 二烯 dienes 亲二烯体 dienophiles
环己烯衍生物
R
O C R(H) W CO2R(H) CN NO2
（吸电子基）
有利因素:
G
OR NHR
（给电子基）
Diels-Alder反应机理
G W + G G
六员环过渡态 协同机理
G
G W
W
2、抗体结合位点化学修饰法： 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 具有催化功能的基团。游离巯基 就是适合的基团之一，它具有高 亲核性，易于氧化，及能通过二 硫化物进行交换反应或亲电反应 而选择性修饰的特点
3 . 引入辅助因子法
结果按这种设想所得到的抗体不仅使酯 的水解速度增加了103～104倍，而且还具 备专一性、 pH依赖性及被抑制剂抑制等 酶的基本特性。抗体酶的催化活性虽然 仍比天然酶小，但这意味着可按人的意 愿来设计和生产具有已知结合专一性的 蛋白质，在理论上和实践上均有重要意 义。美国已将抗体酶技术商品化，在第 一批具有应用价值的抗体酶中有与蛋白 酶相似的抗体，可在特定的氨基酸序列 上切割蛋白质，从而建立具有各种专一 性的切割蛋白质抗体酶库，就像限制性 核酸内切酶库一样供研究者选用。
抗体酶
制备方法
• 1、杂交瘤技术 • 经体内免疫后再进行细胞融合是制备抗体酶的一种传统方法。 杂交瘤技术的基本原理是用不能在培养液中生长的但能产生抗 体的脾脏细胞，与能在培养液中生长的骨髓瘤细胞进行融合， 融合得到的杂交细胞既能产生抗体又能在体外培养，通过选择 培养，以获取能产生单克隆抗体的杂交瘤细胞。再把这些细胞 单克隆化，即繁殖成母体的同一细胞或形成菌落。这些菌落能 够产生单一均匀的抗体，可用于进行单克隆抗体的扩大生产。 对这些菌落用酶联免疫吸附法等方法加以筛选。该制备方法的 关键是要有合适而稳定的过渡态模拟物作半抗原，以产生与过 渡态高度亲和的抗体酶。由于大多数反应过渡态类似物的分子 量较低，即所谓的半抗原，他们本身免疫原性很弱，必须与某 种载体偶联才能表现免疫原性。本方法所得到的抗体酶的催化 能力的高低，在很大程度上取决于化学模型物的设计，现在应 用的设计策略包括：诱导和转化设计，反应免疫，“潜过渡态” 半抗原设计等等。
• 2、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。抗体酶和酶一样也可以用化学修饰的方法加 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 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。基 因工程定点突变法是利用位点专一性突变引起抗体结合 部位氨基酸的改变，能在抗体结合部位换上有催化作用 的氨基酸，进而改变抗体酶的催化效率。目前，定点突 变的方法己成为提高抗体酶活性的一种常规方法。
• 3、克隆免疫反应因子的基因 • 通过PCR技术克隆出全套免疫球蛋白的可变位点 使它们随机地将基因的轻重链结合，这些含上利用了免疫因子的多样性， 通过这种方法我们可从上百万种可能性中选择 抗体酶。[1]
抗体酶
抗体酶综述陈璇【摘要】抗体酶是一类以过渡态类似物，为半抗原，可诱导免疫系统产生具有类似天然酶催化活性的免疫球蛋白。
抗体酶既具有抗体的高效选择性，又能像酶那样高效催化化学反应，开创了催化剂研究的崭新领域。
本文从抗体酶的发展历史、作用原理、制备、应用及研究展望多个角度进行综述。
【关键词】抗体酶；发现史；作用原理；制备；现状及应用前景抗体酶抗体酶(abzyme)，又称催化抗体(cat·alytic antibody)，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，它除了具有相应免疫学性质，还类似于酶，能催化某种活性反应。
抗体与酶相似，它们都是蛋白质分子．酶与底物的结合及抗体与抗原的结合都是高度专一性的，但这两种结合的基本区别在于酶与高能态的过渡态分子相结合，而抗体则与抗原(基态分子)相结合。
抗体与天然酶相比，最大的优点在于抗体的种类是巨大的，免疫系统可以拥有10 种抗原特异性不同的抗体分子。
制备成功的抗体酶不但能催化一些天然酶能催化的反应，而且还能催化一些天然酶不能催化的反应。
抗体酶的发现早在l948年，美国斯坦福大学荣誉退休化学教授l』_波林(LinusPaulin'f)就提出过渡态理论(transition state theory) [2]。
这一理论认为，酶之所以具有催化能力，是因为它与反应分子(底物)的牢固结合的方式，有利于反应中的过渡态(transition state)的结构。
而这种结构会迅速重新排列成该反应的产物。
任何有利于过渡态，而不是其它可能的结构的因素，都能加快化学反应速度。
1 969年，布兰戴斯大学生物化学家w ·詹克斯(w ·Jenks)进一步发展了这一理论。
他和几位美国科学家认为，如果波林的观点是正确的话，那么利用某一反应过渡态的模拟物作为免疫原，则会得到催化该反应的抗体。
这种抗体能特异地识别化学反应的过渡态，并利用其结合能降低反应的活化能。
抗体酶及其应用2016年
抗体酶及其应用左摘要：抗体酶（abzyme），又叫催化抗体（catalytic antib）,是具有催化活性的免疫球蛋白。
自1986年成功获得抗体酶后，相关研究激增。
但由于抗体酶的催化效率低，制备困难，研究热情渐渐消退。
一开始的研究目的主要是工业应用，但抗体酶催化效率太低而放弃了。
现有的研究主要集中在抗体酶在临床医学方面的应用，因其具有高特异性、长半衰期、低免疫源性和高可塑性。
关键词:抗体酶催化抗体免疫球蛋白1.抗体酶的出现抗体酶就是有催化活性的抗体。
抗体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。
鲍林(Pauling) 在1946 年用过渡态理论阐明了酶催化的实质，即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。
1984年Lerner设想可以通过对过渡态类似物产生抗体，抗体会诱导底物进入过渡态，使反应进行。
根据这个设想，Lener和P. C. Schultz分别独立地证明：对所酸酯水解的过渡态类似物产生的抗体有催化相应羧酸酯和碳酸酯的反应。
这种有催化活性的抗体被命名为抗体酶（abzyme）或催化抗体（catalyticantibody）。
2.抗体酶的制备我们简单地把抗体酶的制备分为生物学方法和化学方法(Figure 1)。
Figure 1抗体酶制备化学方法就是设计反应的过渡态类似物，把类似物作为半抗原，连接到恰当的载体上，形成抗原，通过动物免疫作用产生抗体，再筛选。
生物学方法主要有两种，一种是用酶做抗原，筛选出与酶特异性结合的抗体，用该抗体作为抗原，再产生能和底物过渡态结合的抗体。
相当于把酶拷贝了一份。
所以又称之为拷贝法。
另一种是用酶的抑制剂做抗原，产生的抗体可能和底物结合。
另外还有一些方法，如定点突变蛋白设计抗体；化学修饰抗体；抗体基因组合文库法等等。
3.抗体酶的应用随着研究的深入，尽管抗体酶的催化效率(k cat/K M)不断提高，但是抗体酶的催化效率（102-104 M-1s-1）远低于天然酶（106-108 M-1s-1）（Xu et al. 2004; Rao and Wootla2007）。
抗体酶及其应用
抗体酶是具有催化性质的抗体，它同时具备抗体和酶的特征，可催化多种化学反应，如酰基转移、酯水解、酰胺水解、重排反应、光诱导反应、氧化还原分应、金属螯合反应等。
用人工方法合成的抗体酶，可作为研究酶作用机理的有力工具，用于催化大量天然酶不能催化的立体专一性反应，更为开发具有高度选择性的药物指明了方向。
本文对抗体酶的研究开发思路和历史、催化反应类型、制备方法及发展前景作了综述。
关键词抗体酶过渡态类似物催化反应抗体酶是具有催化性质的抗体。
1986年，Lerner和Schultz [1] 同时在美国《Science》周刊上发表了他们各自独立领导的研究组对抗体酶的研究报告，并将之命名为Abzyme。
Abzyme 本质为免疫球蛋白（Ig），只是在易变区被赋予了酶的属性，故又被称为催化抗体（Catalytic antibody）。
抗体有极高的亲和力，解离常数在10 ~10 mol/L，这与酶相似，但无催化活力。
酶的催化机制在于它能结合底物产生过渡态，降低能垒，改变化学反应的速度。
抗体酶同时具备了抗体和酶的特征，应用前景十分广阔。
一、抗体酶设计的研究思路及历史过程1946年，Pauling用过渡态理论阐明了酶催化的实质，即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。
他指出，酶通过某种方式与高能、短寿命的过渡态结合而起催化作用。
这个过渡态构型中某些键在形成，另一些键在断裂，存在时间极短，半衰期约为10 ~10 s，实际中极难捕获。
同时，Pauling又指出酶和抗体的根本不同在于前者选择性的结合一个化学反应的过渡态，而抗体则是结合一个基态分子。
既然过渡态分子难以捕获，而过渡态类似物是能够模拟一个酶催化反应过渡态的结构的稳定物质，于是人们就设想，只要寻找到与反应中决定性步骤的相应酶紧密结合的酶竞争性抑制剂，就等于发现了过渡态类似物；还有一种思路，就是这种类似物也能根据化学反应机制推测设计出来。
抗体酶知识讲解
第七章 抗体酶 Chapter 7 Abzyme
第七章 抗体酶
一 概述 二 机制 三 制备 四 应用
一、抗体酶的发现与研究思路
酶的催化机理是降低活化能。
1946年,诺贝尔奖二次得主 美国化学家Linus Pauling 提 出酶催化反应的过渡态理论。
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，
基因工程的技术使得建立抗体基本的组合，并 根据需要构建适当序列的基因片段已成为可能。利用抗 体库技术，在将来也许有可能绕开免疫，产生完全由基 因工程构建的全新抗体酶。
（3） 拷贝法
用已知酶作为抗原免疫动物，通过单克隆技术， 制得抗该种酶的抗体。再以此种抗体免疫动物，再次采 用单克隆技术，经筛选与纯化，就可获得具有原来酶活 性的抗体酶(因为抗原与该抗产生的抗体具有互补性，经 过上述两次拷贝，就把酶的活性部位的信息翻录到抗体 酶上，使该抗体酶能高选择性地催化原酶所催化的反应)。
寻找过渡态类似物作为半抗原产生的抗体
可能具有酶活性
以稳定的过渡态类似物作为半抗原，诱导与其互补 构像的抗体，这样产生的抗体就能识别反应过程的真正过 渡态，该抗体即有酶催化反应的基本特征，可能成为一种
具有酶活性的抗体。
半抗原：能与对应抗体结合出现抗原-抗体反应、又不 能单独激发人或动物体产生抗体的抗原。它只有反应原 性，不具免疫原性，又称不完全抗原。
2、有更强的专一性和稳定性 抗体的精细识别使其能结合几乎任何天然的或合成的 分子
抗体酶催化反应的介质效应
酯解反应中介质效应 ： 抗体酶在有机溶剂中具稳定性。 脱羧反应中介质效应：有机溶剂引起脱羧反应速率增加。 酰基转移反应中介质效应 ：在疏水溶剂中，活性较高。
抗体酶
（二）在前药设计中的应用
抗体酶38C2 是根据I 型缩醛酶的烯胺机理, 通过反应免疫方法得到 的。通过位于底物结合部位疏水口袋的活性赖氨酸残基 , LYS, 抗体酶 38C2 可催化醇醛缩合, 逆醇醛和逆Michael 反应, 以及接受宽范围的底 物, 因而可用作为前药的激活剂。Shabat 等设计了一种全新的前药释放 系统, 利用有次序的逆醛醇缩合和逆Michael 反应可除去前体药物中的保 护基, 释放出活性药物。这种策略已成功地用于喜树碱(Camptothecin), 阿霉素(Doxorubicin), 依托泊甙(Etoposide等抗肿瘤药以及降血糖药胰岛 素(Insulin)的前药设计(如图)。
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。
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。
六.一种催化甲状腺素脱碘的抗体酶
3 , 5 , 3′, 5′-四碘甲状腺原氨酸又称甲状腺素(T4)。在人和 动物体中, 它对机体的生长发育、基础代谢与脑和器官的形成发挥 重要调节功能, 这主要通过其降解产物3 , 5 , 3′-三碘甲状腺原氨 酸(T3)和受体的相互作用来完成。生物体内的T3 主要由T4 在脱碘 酶催化下脱碘产生,这个转变主要由含硒的碘甲状腺原氨酸脱碘酶 同源家族来完成。其中I 型碘甲状腺原氨酸脱碘酶(DI)起主要作用 , 缺乏DI 将导致严重的甲状腺疾病。研究发现I 型脱碘酶的酶学性 质、催化机制、空间结构和生理功能等进行了系统研究, 证实它为 一种分子量27 ku 的含硒酶, 含有一个硒代半胱氨酸催化基团, 能催 化T4 降解为T3 和rT3 。研究表明, 若将硒代半胱氨酸突变为其它 氨基酸, 则酶的活性几乎全部丢失。 本文以脱碘酶的结构和初步催化机制为基础, 采用单克隆抗体 技术和化学修饰法制备了一种新的具有脱碘作用的抗体酶, 并对其 动力学性质进行了研究。
抗体酶在临床上的应用研究
抗体酶在临床上的应用研究抗体酶在临床上的应用研究已经成为近年来医学领域的热点话题。
抗体酶作为一种先进的生物技术手段，在医疗领域中具有广泛的应用前景。
本文将从抗体酶的定义、原理、临床应用等方面展开探讨，以期为读者提供全面了解抗体酶在临床上应用研究的信息。
抗体酶的概念首次出现在20世纪70年代，是将抗体与酶相结合而形成的复合物。
抗体是机体免疫系统的重要组成部分，可以识别并结合特定的抗原，从而发挥免疫作用。
而酶则是一种具有催化作用的蛋白质，可以加速化学反应的进行。
将抗体与酶结合后，形成的抗体酶具有抗体的特异性和酶的催化活性，具有更广泛的应用前景。
抗体酶的原理主要是利用抗体的特异性结合性质，使其能够精准结合到目标生物分子上，然后利用酶的催化作用对目标生物分子进行特异性的降解或转化。
这种双重功能的组合使得抗体酶在医学领域中具有广泛的应用价值。
在临床上，抗体酶可以用于诊断、治疗以及疾病监测等多个方面。
在诊断方面，抗体酶可以作为诊断试剂用于检测特定疾病或病原体。
例如，酶联免疫吸附试验（ELISA）就是一种常用的抗体酶诊断方法，它可以检测血清中的抗体或抗原，用于诊断各种传染病、自身免疫性疾病等。
抗体酶还可以应用于流式细胞术、免疫组织化学等诊断技术中，为临床诊断提供更为准确和快速的手段。
在治疗方面，抗体酶也发挥着重要作用。
目前，抗体酶疗法已经成为肿瘤治疗的重要手段之一。
将酶与抗肿瘤特异性抗体结合后，可以实现对肿瘤细胞的靶向治疗，提高治疗的有效性，减少对正常细胞的毒副作用。
同时，抗体酶还可以用于抗体依赖性细胞毒性（ADCC）及细胞毒性T细胞（CDCC）等免疫细胞的激活，进一步增强对肿瘤细胞的杀伤作用。
除此之外，抗体酶还可以用于疾病监测、药物评价、分子影像学等领域。
通过结合具有特异性的抗体和高效的酶活性，可以实现对疾病相关分子的快速检测和定量分析，为疾病早期诊断和治疗监测提供重要参考依据。
此外，在新药研发和评价中，抗体酶也可以用于筛选特异性受体结合配体，并对药物的药代动力学等进行评估，为药物研究与开发提供重要支持。
抗体酶与核酸酶的名词解释
抗体酶与核酸酶的名词解释介绍：在生物学领域中，抗体酶与核酸酶是两个重要的概念。
它们分别代表了抗体与核酸相关的酶活性。
本文将对抗体酶和核酸酶进行详细解释，并探讨它们在生物学中的作用和应用。
一、抗体酶（Antibody Enzyme）抗体酶是将抗体与酶活性结合的一种融合蛋白质。
它的独特结构使其能够同时具备免疫识别和酶活性两种功能。
通常，抗体酶由通过基因工程技术构建的单克隆抗体与酶分子相结合而成。
抗体酶的作用：抗体酶在生物学研究、医学诊断和治疗等领域具有重要应用。
首先，它可以用于免疫组织化学分析，通过特异性抗体的结合，检测与某种蛋白质或细胞相关的特定抗原。
其次，抗体酶还广泛应用于免疫诊断试剂盒中，如妊娠试纸、艾滋病病毒检测试剂等。
此外，抗体酶对于治疗肿瘤和炎症疾病等方面也有很大作用。
二、核酸酶（Nuclease）核酸酶是一类能够分解核酸分子的酶，主要包括DNase（脱氧核酸酶）和RNase（核糖核酸酶）两种。
核酸酶能够加速酶解核酸链的过程，并参与核酸代谢和细胞生命周期的调控。
DNase的作用：DNase主要作用于DNA分子，能够在酶解作用下使DNA链断裂。
在细胞凋亡（细胞程序性死亡）过程中，DNase起到关键作用，它能够将DNA分子断裂成较小的片段，进一步促使细胞死亡。
此外，DNase还在DNA修复和DNA重组等生物过程中发挥重要作用。
RNase的作用：RNase主要作用于RNA分子，它能够酶解RNA链，从而控制RNA在细胞内的代谢。
RNase在维持基因表达平衡、调节蛋白合成等方面发挥着重要作用。
另外，RNase还参与RNA降解、RNA修复和基因调控等生物过程。
抗体酶与核酸酶的应用抗体酶与核酸酶不仅在生物学研究中发挥作用，还在医学诊断和治疗中得到广泛应用。
1. 生物学研究中的应用抗体酶可以通过免疫组织化学、免疫印迹等技术，用于鉴定和定位特定蛋白质或细胞上的抗原。
核酸酶在基因表达和调控研究中也起到关键作用，通过核酸酶酶切，可以获取特定片段的DNA或RNA，进行进一步的分析。
抗体酶在生物催化领域的应用
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。
LICME
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
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。
LICME
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
（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 。
抗体结构 LICME
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
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
抗体酶催化作用机理 -回复
抗体酶催化作用机理-回复抗体酶催化作用机理是指抗体分子作为酶催化剂发挥催化作用的过程。
抗体酶催化作用机理的研究对于了解酶催化机制以及开发新型催化剂具有重要的意义。
本文将详细介绍抗体酶催化作用机理的一步一步回答。
第一步：抗体的特点和结构在开始探讨抗体酶催化作用机理之前，我们首先需要了解抗体的特点和结构。
抗体是一类由B淋巴细胞产生的免疫蛋白，具有高度的特异性和亲和力。
抗体由两个轻链和两个重链组成，形成了Y形结构。
每个抗体分子上有两个抗原结合位点，这些结合位点具有高度的多样性，可以与不同的抗原结合。
第二步：抗体催化剂的发现抗体通常被认为是抗原的选择性识别分子，但20世纪70年代，研究人员发现某些抗体分子具有催化活性。
这些具有催化活性的抗体分子被称为抗体酶。
第三步：酶活性中心的构建抗体酶由抗体结构的一部分（称为抗体亲和位点）以及人工引入的催化残基组成。
在构建抗体酶时，研究人员会人工引入一些催化残基，例如组氨酸、精氨酸或半胱氨酸等。
这些催化残基与抗原分子结合后，可以参与催化反应。
第四步：催化反应的进行抗体酶通过与底物结合并催化底物转化为产物来发挥催化作用。
抗体酶的催化作用类似于自然酶，具有类似于酶的反应中心结构和催化机理。
第五步：酵素-抗体共价化学反应的发挥抗体酶催化作用的一个重要特征是酵素-抗体共价化学反应。
这种反应是通过活性位点的核酸（例如羟基）与底物之间的共价键形成来实现的。
第六步：限制酶反应的条件抗体酶催化作用的效率与一些限制条件密切相关。
例如，温度、pH值、底物浓度以及反应时间等参数都会影响抗体酶的催化效率。
第七步：抗体酶的应用抗体酶的研究和应用在许多领域具有广泛的应用前景。
例如，在生物医学领域，抗体酶可以用于制备药物、检测疾病标志物等。
在有机合成领域，抗体酶也可以用作催化剂，用于合成特定的有机物。
总结：抗体酶催化作用机理的研究对于了解酶催化机制以及开发新型催化剂具有重要的意义。
通过构建具有催化活性的抗体酶分子，可以在抗体的基础上发展出具有更多应用潜力的生物催化剂。
抗体酶的设计原理及应用
抗体酶的设计原理及应用引言抗体酶是一种基于抗体的分子工具，具有高度特异性和亲和力。
它可以作为生物化学和生物学研究中的有力工具，也可以应用于医学诊断、免疫治疗和生物工程领域。
本文将介绍抗体酶的设计原理和其在不同领域的应用。
抗体酶的设计原理1. 抗体结构和功能抗体是由两个重链和两个轻链组成的二聚体。
在重链和轻链的变量区域中，存在着与特定抗原结合的抗原结合位点（paratope）。
抗体通过与抗原相互作用，实现其生物学功能。
2. 抗体酶的引入为了将酶性功能引入抗体分子中，研究人员通过工程手段对抗体的Fc区域进行修改，并将特定的酶功能域引入其中。
常用的酶功能包括过氧化物酶、蛋白酶、酯酶等。
3. 抗体酶的设计策略3.1. 酶功能域的选择设计抗体酶时，需要选择合适的酶功能域，并合理安排其位置，以确保其在抗体分子中的活性。
酶功能域的选择取决于具体的应用需求。
3.2. 抗体结构的优化为了保持抗体酶的结构稳定性和抗原结合能力，需要对抗体结构进行优化。
这包括保留抗体变量区域的完整性和稳定性，以及调整酶功能域与抗原结合位点的相对位置。
3.3. 亲和力的提高为了提高抗体酶与抗原的亲和力，可以通过亲和成熟技术或亲和力动态调整技术等手段进行优化。
这些方法可以使抗体酶具有更高的结合亲和力和更强的抗原特异性。
抗体酶的应用1. 生物化学研究抗体酶可以作为生物化学研究中的重要工具，用于酶动力学研究、基因检测、蛋白质纯化等方面。
通过改变抗体酶的酶功能域和亲和力，可以实现对多种生物分子的特异性检测和定量分析。
2. 医学诊断抗体酶在医学诊断中有广泛应用。
例如，抗体酶可以作为肿瘤标记物的识别工具，用于癌症的早期诊断和监测。
此外，抗体酶还可以通过特定底物的检测来诊断某些传染病和遗传病。
3. 免疫治疗抗体酶可以结合特定抗原，实现对疾病相关分子的选择性清除。
这使得抗体酶成为了一种潜在的免疫治疗药物。
通过结合不同的抗原，抗体酶可以用于治疗癌症、自身免疫性疾病等多种疾病。
酶标抗体技术的原理及应用
酶标抗体技术的原理及应用引言酶标抗体技术是一种常用的生物化学分析方法，基于抗原与抗体的特异性识别和结合原理，通过特定的酶标记和相应基质的反应，实现对生物分子的定量或定性分析。
本文将介绍酶标抗体技术的原理及其在生物科学研究和临床诊断中的应用。
酶标抗体技术的原理酶标抗体技术的原理可以概括为以下几个步骤：1.抗原结合层：首先，需要制备含有抗原的固相材料，例如酶标板。
将待测样品或纯化的抗原加入酶标板孔中，在一定条件下使抗原与酶标板表面结合。
2.非特异性结合层的阻断：添加酶标抗体试剂，用以阻断非特异性结合。
这可以通过加入一些非特异性的蛋白质（如牛血清蛋白）来实现。
3.特异性结合层：添加与抗原特异性识别的抗体试剂，使其与抗原结合。
这些抗体一般被称为第一抗体。
4.酶标记抗体结合层：添加与第一抗体特异性识别的酶标记抗体试剂，使其与第一抗体结合。
这些酶标记抗体往往是用特定方法将酶固定在各种类型的抗体上。
5.酶标记抗体的检测：通过加入相应的基质，使酶标记抗体产生可测量的信号。
常用的酶标记包括辣根过氧化物酶（HRP）和碱性磷酸酶（AP），其主要通过与底物反应产生颜色或荧光等信号。
酶标抗体技术的应用酶标抗体技术在生物科学研究和临床诊断中有广泛的应用，具体包括以下几个方面：1.生物学研究：酶标抗体技术可以用于检测和定量目标蛋白质、细胞因子、受体等的表达水平。
借助酶标抗体技术，研究人员可以对生物样品中的特定分子进行定量分析和功能研究。
2.免疫学研究：酶标抗体技术是免疫学研究中最常用的方法之一。
它可以用于检测和鉴定抗原、抗体、免疫球蛋白等，以及研究免疫应答的机制和变化。
3.临床诊断：酶标抗体技术在临床诊断中起着重要的角色。
例如，ELISA（酶联免疫吸附测定法）是一种基于酶标抗体技术的常用诊断方法，可以检测流行病学调查、疫情监测、传染病诊断等。
4.药物研发：酶标抗体技术也广泛应用于药物的研发与评价。
通过酶标抗体技术，研究人员可以对药物与其作用靶点之间的相互作用进行定量分析，从而加快药物研发的过程。
抗体酶的原理生产应用
抗体酶的原理、生产和应用概述抗体酶（antibody enzyme）是指将酶与抗体结合形成的复合物。
抗体酶的原理是通过将酶与抗体结合，利用抗体的高度特异性和酶的高度催化活性，实现对特定分子的高效检测、定位和定量分析。
本文将介绍抗体酶的原理、生产和应用。
抗体酶的原理抗体酶的原理是基于抗原与抗体的特异性结合原理。
抗体是由机体免疫系统形成的一种特殊蛋白质，具有高度特异性，可以与特定的抗原结合。
酶是一种具有催化作用的蛋白质，可以加速化学反应的速度。
将抗体与酶结合，可以实现对特定抗原的高效检测和定位。
抗体酶的生产方法1.抗体生产：选择目标抗原，将该抗原注射到动物体内，触发免疫反应，动物体内产生相应的抗体。
2.酶的制备：选择适合的酶作为标记物，如辣根过氧化物酶（HRP）。
3.抗体酶的结合：将制备好的抗体与酶进行结合，形成抗体酶。
4.纯化和检测：对抗体酶进行纯化和检测，确保其纯度和活性。
抗体酶的应用生物医学研究•抗体酶可以用于免疫组织化学染色，帮助研究人员观察和定位特定蛋白质在组织或细胞中的分布情况。
•抗体酶可以用于免疫印迹等技术，用于检测和定量分析特定蛋白质的表达水平。
•抗体酶可以用于流式细胞术，帮助研究人员分析细胞表面标记物的表达情况。
临床诊断•抗体酶可以用于免疫组化检测，辅助临床医生确定患者的病理类型和分级。
•抗体酶可以用于血清学检测，帮助检测疾病和感染的标志物，如肿瘤标志物、病毒抗体等。
生物工程•抗体酶可以用于酶联免疫吸附试验（ELISA）等技术，用于高效检测和定量分析特定抗原。
•抗体酶可以用于抗原标记和检测，在生物工程领域有着广泛的应用，如基因工程、蛋白质工程等。
抗体酶的优势和局限性优势•抗体酶具有高度特异性，可以与特定抗原结合，具有较低的假阳性率。
•抗体酶的酶可以加速化学反应的速率，提高检测的灵敏性。
•抗体酶可以通过染色或发光等方式可视化，方便结果分析和判断。
局限性•抗体酶的特异性依赖于抗体的质量，抗体质量不稳定或不纯会影响检测结果。
催化抗体及应用
催化抗体及其应用研究进展催化抗体是人体先天性免疫系统的一部分，在自身免疫性疾病的患者中更易发现。
催化抗体可以通过免疫诱导产生，也可以通过人工制造获得。
最近，催化抗体在临床上的应用越来越多了，它可以用来治疗许多目前人类难以治愈的疾病，而且人工制造的催化抗体在研究，临床医药，疾病诊断等其它方面的应用也越来越多。
催化抗体又称抗体酶，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，它又是一类免疫系统产生的且有催化活性的抗体，能够特异性识别抗原并以非共价键形式与其结合，然后催化裂解抗原或与抗原发生其他的化学反应。
虽然健康个体可以天然地产生混杂的催化抗体，但更多的与特异性抗原结合的催化抗体是在自身免疫性疾病患者的免疫球蛋白中。
抗体的种类很多，大体上有108~1011种，这主要是因为它们与底物结合的必需基团的不同，所以可以根据催化抗体对它们底物的高度特异性来设计或鉴别催化抗体。
抗体大部分是由保守区组成的，因此生产特异性的催化抗体比生产酶要容易些。
目前，人类生产的各种单克隆抗体催化的化学反应多达一百多种。
催化机理只有那些具有较强稳定抗原过渡态能力的抗体才具有催化活力。
大多数的抗体抗原反应是建立在将复杂的基态被转化成过渡态的基础上，尤其是那些远离活性中心的反应，因此，抗体具有特异性结合抗原的一个识别位点。
亲核催化最近，Paul在实验室使用亲电性的磷酸二酯作为探针来探查抗体中所存在的亲核位点。
像天然多肽类底物中的亲电物质一样，磷酸二酯与活化的亲核物质共价结合。
这种磷酸酯半抗原与所有研究过的抗体都能形成不可逆化学键，包括单链抗体，亲核反应性一般是抗体可变区的性质。
所以说，亲核位点在抗体中是广泛分布的，而各种催化抗体的催化蛋白水解活性可被磷酸酯所抑制。
用可发生共价反应的半抗原来诱导产生缩醛酶或其它催化抗体，这种也属于免疫反应。
共价反应是通过在亲核试剂（赖氨酸）的活性位点与缩醛供体之间形成一个西佛碱开始进行的。
这种抗体很有应用前途，但是对于催化活性是由于重新形成催化的位点还是本身所固有的亲核反应性还不太清楚。
抗体酶简介及医学上的应用
抗体酶简介及医学上的应用谢祚宜2013级学号1131702027摘要：抗体酶又称催化性抗体，是具有催化活性的免疫球蛋白，在其可变区赋予了酶的属性，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，它可促进许多用普通化学方法很难完成，或者天然酶尚未能催化的新奇化学转变，对生物学、化学和医学等多种学科有重要的理论意义和实用价值。
在医学、工业、农业等众多领域具有广泛的应用前景和潜在的应用价值。
该文综合介绍了抗体酶研究的历史过程、催化抗体的结构、性质、催化的反应类型、抗体酶的制备以及在医学领域的应用及研究进展。
关键词:抗体酶; 应用1．抗体酶的发现与定义抗体与酶(指P酶)本质上都是蛋白质, 都能与相应的抗原或底物特异性结合, 差别在于酶是能与反应过渡态选择结合的催化物质, 抗体是和基态紧密结合的物质。
抗体酶(abzyme)又称催化抗体(catalytic antibody), 是一类集抗体高度特异性与酶高效催化活性于一身的蛋白质分子。
1986年，Schultz和Lerner同时在美国《Science》周刊上发表了他们各自独立领导的研究组对抗体酶的研究报告，并将之命名为Abzyme。
Abzyme 本质为免疫球蛋白( Ig ) ，只是在易变区被赋予了酶的属性，故又被称为催化抗体( Catalytic antibody) 。
抗体有极高的亲和力，解离常数在10-4～10-14mol /L，这与酶相似，但无催化活力。
酶的催化机制在于它能结合底物产生过渡态，降低能垒，改变化学反应的速度。
抗体酶显示出在许多领域的潜在应用价值，包括许多困难和能量不利的有机合成反应，前药设计，临床治疗，材料科学等多个方面。
抗体酶的结构与抗体分子相似, 不同之处在于其可变区除了具有抗原特异的结合能力外, 还被赋予了酶的催化活性, 因此本质上抗体酶是一类具有催化活性的免疫球蛋白。
早期的抗体酶结构类似于免疫球蛋白, 含有两条轻链和两条重链, 每条链都含有不变区和可变区。
抗体酶
酯酶催化反应的过渡态类似物设计(方框内为半抗原)
a
24
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。
Janda等根据此原理，以带电 的半抗原1为诱导，得到7个 能催化和半抗原1结构类似的 底物3水解的单克隆，而结构 相同但不带电的半抗原2(作 为比较)却未得到有催化活性 的单克隆。
化学修饰法对抗体进行化学修饰，使抗体与催化基团
相连。
a
20
诱导法
设计半抗原
选择合适的反应过渡态类似物作为化学模型物
用设计好的半抗原，与载体蛋白（如牛血清白蛋白） 偶联制成抗原；将此抗原进行免疫，使宿主针对抗原 产生抗体。
产生抗体的脾脏细胞与骨髓瘤细胞相融合，得到的杂 交瘤细胞既能产生抗体又能在体外培养；
a
25
拷贝法
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。
a
26
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。
a
7
过渡态理论
过渡态理论是解释酶催化原理的经典理论。
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。
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
a
18
抗体酶的特性
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
进展评述抗体酶及其应用杨玉社 胡增建 嵇汝运 陈凯先(中国科学院上海药物研究所200031)摘要 生物学家一项惊人的发现:人体防御体系的武装2抗体,也能象酶那样起作用,这些被称作抗体酶的研究成功将会引起21世纪生物技术的一场革命。
本文介绍抗体酶的结构、制备方法、催化特征、应用及其发展前景。
关键词 抗体酶 外酶 过渡态类似物 催化作用酶是自然界经过数百万年进化而发展出来的生物催化剂,它能在极其温和的条件下高效专一地催化某些化学反应。
所以对任何一个我们感兴趣的通常化学反应(如药物合成中的关键反应步骤)设计一种象酶那样的高效催化剂是科学家们梦寐以求的。
抗体酶研究成功[1,2]以来,科学家设计制造酶的梦想正在逐渐变成现实。
酶和抗体的本质差别在于酶是和反应过渡态(激发态分子)选择结合的催化物质而抗体是和基态分子选择结合的催化物质,它们识别底物的机理是相同的。
抗体的多样性赋予它几乎无限的识别能力。
如果能以激发态的分子为半抗原激发免疫系统产生抗体,那么这种抗体反过来可能催化经过此过渡态的化学反应。
但激发态的过渡态分子不可能作为抗原来产生抗体。
但对某一特定的酶催化的化学反应,人们可以合成一种稳定态的分子,它在带电性能,几何形状与反应过渡态分子结构类似,这种稳定态分子称为过渡态类似物。
用这种过渡态类似物作为半抗原,诱导产生抗体,这样产生的抗体又能识别反应过程中真正的过渡态,该抗体具有酶摧化反应的基本特征,可能成为一种具有酶活性的抗体。
自1986年抗体酶宣告成功一来,迄今为止抗体酶已成功地催化了所有六种酶促反应和数十种类型的常规反应。
这包括羧酸酯、碳酸酯、磷酯酯、肽键、烯醇醚和糖苷键的水解,酰胺的形成和水解,酯交换、内酯化、消除反应,C laisen重排反应:D iels2A lder反应、光分解和聚合、顺反异构化、脱羧、环氧化反应等[3]。
抗体酶在治疗方面也展现出灿烂的前景。
1 抗体的结构[4]抗体和酶一样是大分子蛋白质,由2条相同的轻链(大约2500D)和2条相同的重链(大约5000D)组成,见图1。
轻链由VL(可变区)和CL(不变区)组成,重链也由V H(可变区)和CH(不变区)组成。
重链和重链及重链和轻链之间通过二硫键相连。
此外重链还有一连接枢扭。
抗体的结合部位由6个超变区组成。
对同类型抗体CL和CH部分氨基酸的序列相同,然而VL和V H是非常专一的。
可变区大约由110个氨基酸组成,至少可产生108个不同抗体,它是抗体多样性的基础。
Fab片断由轻链和重链V H及CH1组成。
抗体2抗原复合物是借助范得华力,疏水作用,静电作用及氢键作用而形成。
杨玉社 男,34岁,博士,从事抗菌药物、抗肿瘤药物及相关领域研究。
1996211225收稿图12 抗体酶的产生方法211 细胞融合法[5]此方法是Schu ltz等首次使用的方法。
其过程如下:要得到一特定抗原的抗体,如果抗原是小分子,必须将其和载体蛋白相联。
然后对此抗原进行免疫,使宿主有机体针对抗原产生抗体,产生抗体的脾脏细胞与骨髓细胞相融合。
融合得到的杂交细胞既能产生抗体又能在体外培养。
通过选择培养,杂交细胞得以存留。
将杂交体克隆化,即繁殖成母体的同一细胞或分离成菌落。
这些菌落能够产生单一均匀的抗体。
对这些菌落用酶联免疫吸收实验加以筛选,以评价其选择性结合抗原的能力。
然后把抗原结合到一种固体支撑物上,再加入含有抗体的介质,这样抗原2抗体复合物随即形成,经过提纯就得到AB2A G复合物。
212 抗体结合点位化学修饰法[4]抗体酶和酶一样也可以用化学修饰的方法加以改造。
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,它具有高亲核性,易于氧化,及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。
Schu ltz等在IgAM O P315抗体结合部位选择性的引入了亲核性的巯基。
其方法如下:用含有易裂解键(如二硫键或硫键)的亲和力标记试剂,在N aCNBH3存在下,对抗体进行亲和力标记,将标记的抗体通过亲和力色谱而纯化,然后标记物被裂解形成活泼的二硫化物。
大量的催化基团能够通过二硫化物的交换反应而引入。
通过此方法,在IgAM O P315抗体的结合部位引入了巯基(2SH),其催化香豆酯水解的速度比照样相提高了6×104倍。
213 引入辅助因子法[6]很多天然酶活性中心都含有金属离子。
L erner等将金属离子引入抗体酶,成功地催化了肽键的选择性水解。
他们用三乙撑胺Co3+盐作为金属离子辅因子,所用半抗原分子带有一肽键。
且通过羧酸根及仲胺基与金属离子相连。
将此半抗原通过共价键连接在载体蛋白上免疫动物后产生的抗体,在金属离子复合物作为辅因子的参与下,这些抗体酶能选择性水解甘氨酸和丙氨酸之间的肽键,其转化数达6×10-4。
214 用生物工程的方法产生抗体[7]生物工程用于抗体酶技术正在大大加速其研究进展。
Scri pp s研究院的研究人员开创了一项革命性的技术——在体外制造抗体片断即Fab片断。
Fab片断由轻链和重链的V H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。
有了这种新技术,科学家们就无须在要得到一种新的抗体时,就要用抗原给老鼠注射一次,而是从人或动物的抗原中抽取基因,然后用酶反应复制基因的聚合酶链反应(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。
片断里的基因是通过细菌的形式表达出来的。
这样就可在细菌培养中繁殖数百万计不同抗体,将它们用于催化反应比使用老鼠杂交细胞更快更方便。
3 抗体酶的催化特征[8]311 动力学特征抗体酶催化反应和酶相似,包括抗体对底物的非共价键识别,然后将底物转化为产物,呈现饱和动力学特征并符合米氏动力学。
312 抗体催化反应的专一性另一个特征是催化反应具有专一性,包括区域及立体专一性。
313 催化抗体的熵陷阱催化抗体的另一特点是可以降低某些反应的熵势垒。
在诸如C laisen重排及D iels2A lder反应中,底物和抗体的结合能可用以冻结反应的平移,旋转等运动。
4 抗体酶的应用411 抗体酶在有机化学中的应用[9]41111 催化羧酸酯和碳酸酯水解[1,2]抗体酶催化的第一个反应是打破羧酸酯和碳酸酯中弱的碳氧键。
1986年L erner和Schu ltz独立地发表了他们关于抗体酶催化羧酸酯水解的第一篇报告。
羧酸酯和碳酸酯的水解是通过一个带负电的四面体过渡态完成的。
对应的磷酸酯是它们稳定的过渡态类似物,因此L erner 等合成了一系列磷酸酯作半抗原接上载体蛋白培养单克隆抗体。
如期所料,产生的抗体能催化羧酸酯和碳酸酯的水解,见图2。
抗体酶水解酯具有高度的立体专一性。
B enkovic和Schu ltz两小组将此方法用于产生抗体酶以水图2解那些不活泼的烷基酯。
他们发现有9种抗体催化(R)2苯基酯水解,而有两种抗体催化(S)2酯水解。
对其中两株抗体进行了深入研究,它们加速(R)2酯和(S)2酯水解的速度分别比背景实验快80万倍和1600倍,R S选择性大于98%。
图3图441112 催化消除反应及还原反应[10]Schu ltz利用电荷互补概念以7为抗原产生了结合位置有羧基负离子的抗体酶[4],此抗体酶具有适当排列的羧基负离子,能催化Β2氟代酮消除H F的反应。
他们用一个铵离子替换底物的可置换氢作为半抗原,产生的抗体大多能催化消除反应。
如所预料的那样,具有正电荷的抗原所诱导的抗体中其羧基负离子正好位于可置换的质子成键距离之内,此羧基负离子在生理pH之下是一种良好的碱,Pka=6.2。
同位素证明Β2氟代酮消除反应的rds为去质子步骤,见图4。
41113 内酯化反应[11]∆-羟基羧酸酯的分子内环化反应,也能用抗体酶催化。
用化合物8为半抗原(8为单一构型的立体异构体。
)培养单抗。
其中24B11抗体可催化∆2羟基内酯9的内酯化,而且显示出强的立体选择性。
24B11催化外消旋9环化反应,发现只有50%可被环化,其余50%还是未反应的9。
环化产物10具有很高的ee值,见图5。
41114 C laisen重排反应[12]分支羧盐转化为预苯羧盐是一个典型的生物C laisen重排,这是细菌,真菌,植物体内芳香氨基酸生物合成的关键一步,由分支羧盐变位酶催化。
此反应可用抗体酶催化,反应通过一不对称椅式过渡态。
用过渡态类似物培养抗体,产生的抗体酶催化此反应的效率比天然酶高数百万倍,抗体催化此反应的活化熵为零。
相比之下,无催化剂时该反应的熵为213单位,证明熵陷阱在此反应中的重要性。
同时抗体酶只催化(2)2分支羧盐的C laisen重排,见图6。
图641115 催化D iels2A lder反应[5]D iels2A lder反应出现一个高度有序的过渡态,其活化熵一般在230到240单位之间。
因此通过把两个反应底物结合到抗体的活性部位,应当能极大地加速D iels2A lder反应的速度。
H ilvert用16作为半抗原产生的抗体催化N2乙基马来酰亚胺与四氯噻吩二氧化物加成,因为反应中有二氧化硫放出,产物阻化作用应很小。
确实,分离出的抗体促进了D iels2A lder反应,其有效浓度至少达110M 结合位置,转化数K cat=50。
催化D iels2A lder反应的成功有非常重大的意义,因为自然界中不存在催化D iels2A lder反应的酶,这是人类智慧与技巧胜过自然界的例证,见图7。
41116 催化环氧的开环反应[13]空间电子约束,17中的环氧开环反应一般有利于生成四氢呋喃衍生物18,但Scri pp s研究人员用19为半抗原,激发一种专一免疫反应,产生的抗体酶催化17产生了新的开环方式,生成四羟基吡喃产物20,见图8。
天然酶只能加速反应速度,而不能改变反应产物,抗体酶则不然,正如Janda[14]所说:抗体酶可以创造新的化学反应。
有人甚至说,抗体酶的进一步发展,有可能改变整个化学工业的格局[15]。
图841117 催化酰胺键和肽键的水解[16]肽键水解是有一定能量要求的反应。
L erner和Schu lts曾认为催化这样的反应是他们的长期战略目标,然而这项工作已经取得突破性进展。
L erner小组用固相合成法合成了半抗原21,将其联接到载体蛋白上,免疫动物后产生的抗体在金属离子Co3+存在下,这些抗体能专一性催化水解22中甘氨酸与丙氨酸之间的肽腱,未来的挑战将是发展能选择性催化水解我们感兴趣的其它肽和蛋白质序列。
41118 其它应用[5]抗体酶在化学领域还有很多用途。