第七章抗体酶

3.多底物类似物法
很多酶的催化作用要有辅因子参与， 辅因子包括金属离子、血红素、硫胺素 等。
因此，将辅因子引入抗体结合部位将 会扩大抗体催化作用的范围。
用多底物类似物对动物进行一次免疫， 可产生既有辅因子结合部位，又有底物 结合部位的抗体。
4. 抗体结合部位修饰法 在抗体的抗原结合部位引入催化基团。
1.反应性免疫 利用反应性半抗原迸行的，这种半抗原可在生 理pH下释放出传统的过渡态类似物，或者在 免疫应答的B细胞水平上捕获亲核体。
2.抗体酶的化学筛选 使用基于机理的筛选试剂可从抗体组合库中通 过化学选择筛选出抗体。
3.抗体酶催化的化学转化 催化抗体是不对称合成的理想催化剂，抗体催 化的反应已达80余种，而且还在不断增加。
基因工程定点突变法
通过基因工程，精确地将催化基团引 入到抗体的结合部位上。
例：Schultz小组用此法将催化基团组氨酸 插入到对二硝基苯专一的抗体 （MOPC315）的结合部位。合成了VL片 断的基因，其中抗体结合部位的Tyr34被 组氨酸取代,然后用大肠杆菌表达重组的 VL,再将VL链与天然的VH链组合在一起， 则得到具有显著酯解活力的抗体酶。
5. 抗体库法
即用基因克隆技术将全套抗体重链和轻 链可变区基因克隆出来,重组到原核表达 载体，通过大肠杆菌直接表达有功能的 抗体分子片断，从中筛选特异性的可变 区基因。
三、抗体酶的应用
在抗体酶被发现的13年以后，他们才 开始进入商业领域。目前已有一些公司， 比如：美国的Med-Immune 和Prolifaron 公司以及以色列的Advanced Biotech Ltd. 致力于抗体酶的商业应用，并且取得了 一些业绩。
1969年，百度文库Jentcks根据Panling的化学反应过渡 态理论预言，用过渡态类似物，作为半抗原， 产生的抗体，该抗体具有酶催化反应的基本特 征。
1986年《Science》同时发表了两篇来自由 Lemer和Schultz分别领导的两个研究组的发现 具有酶催化能力的抗体研究报告，揭开研究抗 体酶的热潮。 取得的成果：
的催化功能。
例如，用抗体酶活化处于靶部位的药物 前体，以降低药物毒性，增加其在体内 的稳定性。
例如： 戒毒
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， 水解后的可卡因片断失去可卡因刺激功能。
四、抗体酶研究进展
主要进展表现在如下3个方面： （1）半抗原设计方法有创新； （2）抗体催化的化学转化范围有所扩大； （3）又有一些催化抗体的结构得到表征。
天然酶所催化的6种酶促反应 数十种类型的常规反应的抗体酶。包括酯、
羧酸和酰胺键的水解，酰胺形成，光诱导裂 解和聚合，酯交换，等等。
抗体酶（abzyme）：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，本质上是一 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，也叫催化抗体。
有重要的商业价值。
2.抗体与半抗原互补法
抗体与其配体的相互作用是相当精确的。 抗体常含有与配体功能互补的特殊功能基。在 开发诱导抗体酶的产生时，一个重要的目标是 产生的抗体结合部位的催化基团和半抗原的结 合直接相关。
例：Shokat等利用 抗体与半抗原之
间的电荷互补性
制备了针对带正 电半抗原的抗体
方法有两种： （1）选择性化学修饰法 （2）基因工程定点突变法
亲和标记（修饰法的重要一种技术）
1、可裂解亲和试剂与抗体作用； 2、用二硫苏糖醇（DTT）处理，则在抗体结合部位附
近引入巯基；
3、用此巯基作为锚引入其他化学功能基（如咪唑）。
例：使用可裂解亲和标记物将含巯基的柄 状亲核基团引入到抗2，4-二硝基苯酚 （DNP）的单抗的抗原结合位点，得到的 抗体酶对含有(DNP)与香豆素的羧酸酯的水 解反应的催化效率比二硫苏糖醇高104倍。
特点：
1、反应专一性相当于或超过自然酶反应的专一 性，
2、催化速度有的可达到自然酶催化的水平。但 一般来说比非催化反应快 102～106倍，比天然 酶催化反应速度慢，仅为它的 10-4-10-2。
革命尚未成功，同志仍需努力。
二、抗体酶的制备方法
1. 诱导法 以Pauling的稳定过渡态理论为指导，
第七章 抗体酶
一、抗体酶概述
抗体是和抗原结合的物质。
抗体与靶分子精确匹配。 产生高度特异性和亲和性。 免疫系统可以产生108～1010个不同的抗体分
子（多样性 ）
抗体结构
抗体分子是由 两条轻链( L链) 和两条重链(H 链)通过链间二 硫键连接而成 的四肽链结构。
能否利用抗体的这些特性将抗体 开发成象酶那样的催化剂呢？
1.抗体酶在有机合成中的应用
抗体的多样性，专一性标志着抗体酶的
应用潜力巨大。精细化工产品和合成材 料需要精确底物专一性和立体专一性的 催化剂，而这正是催化抗体的突出特点。 天然酶不能催化的反应，可通过设计定 做抗体酶来弥补天然酶的不足。
2. 用于阐明化学反应机制
3. 抗体在医疗上的应用
抗体酶既具有抗体功能，又能执行一定
例 1：
Schultz研究小组以羧酸二酯水解反应的 过渡态类似物对硝基苯磷酰胆碱作为半抗原，诱 导产生单克隆抗体，经过筛选找到一株 MOPC167。使水解反应速度加快 12 000倍。
例2：
Napper等用一个环化的磷酸酯作为过渡态类似物，得到 单克隆抗体24B11
1、可催化外消旋的羟基羧酸酯分子内环化形成内酯； 2、加速反应167倍； 3、产物中一种对映体的含量比另一种高出94％。 这类抗体可用于含有酸或醇功能基的合成中间物的手性拆分，
即酶的催化在于能结合底物产生过渡态，降 低能障（反应的活化能）。 以过渡态类似物作为半抗原，诱导与其 互补构象的抗体，使其具有催化活性，可观 察到抗体催化相应底物发生化学反应。
用设计好的半抗原，通过间隔链与载 体蛋白（如牛血清白蛋白）偶联制成抗原。 然后对动物进行免疫，取免疫动物的脾细 胞与骨髓瘤细胞杂交，杂交细胞则分泌单 克隆抗体，经筛选和纯化，得抗体酶。