酶工程山东师范大学

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1、第八章抗体酶核酶极端酶第一节抗体酶（Abzyme)一、抗体酶的理论基础抗体蛋白的特性：抗体（antibody）：抗原（antigen）：半抗原（hapten）：IgG的三级结构IgG与抗原形成的交联晶格抗体与酶的异同：相同点：都是蛋白质，都有特异性。不同点：1）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合的催化物质，抗体是和基态紧密结合的物质。3）酶的活性和合成受到代谢调节，种类有限。抗体只有在抗原存在时才产生，种类无限。2.酶与底物形成过渡态理论酶的催化在于能结合底物产生过渡态，降低能障

2、（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。二、抗体酶的定义抗体酶又称催化抗体（catalyticantibody），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。三、抗体酶的制备1.诱导法用设计好的半抗原，通过与载体蛋白（如牛血清白蛋白）偶联制成抗原。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。2.拷贝法用

3、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。四、抗体酶的应用1.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。2.肿瘤治疗抗体介导前药治疗技术:将能水解前药释放出肿瘤细胞毒剂的酶和肿瘤专一性抗体相偶联，则酶通过和肿瘤结合的抗体存在于细胞的表面。静脉给药后，当药物扩散至肿瘤细胞的表面或附近，抗体酶将前药迅速水解释放出抗肿瘤药物。第二节核酶（Ribozy

4、me)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具有生物催化功能的RNA。一、核酶的概念生物催化剂（Biocatalyst）蛋白质类：天然酶enzyme极端酶extremozyme抗体酶abzyme生物工程酶其它：模拟酶核酸类:克隆酶遗传修饰酶蛋白质工程新酶、RibozymeDeoxyribozymeI型内含子剪接型核酶II型内含子锤头核酶剪切型核酶发夹核酶自体催化丁型肝炎病毒（HDV)核酶RNaseP异体催化二、核酶的分类1.剪接型核酶剪接型核酶的作用机制是通过既剪又接的方式

5、除去内含子（Intron)。1）I类内含子的自我剪接(Self-splicing)I型IVS是与四膜虫26srRNA前体的IVS结构相似的间隔序列，具有环状结构。通过转磷酸酯反应，生成成熟的26srRNA及G-IVS，G-IVS经两次环化生成L-19IVS。催化过程需要鸟苷酸或鸟苷以及镁离子参与。剪接机制L-19IVS在体外的多种酶活性p3’HO-Gp3’pP-GOHpP-G3‘HOⅠ类内含子的剪接机制Mg2+或Mn2+GMP,GDP,GTP外显子内含子或居间序列（Interveningsequence,IVS)5‘

6、UCUAAAIVSGUAAPre-rRNAUCUAAAGUAAUCUoH3’5‘GAAAGUAAUCUUAA5’GAAAGOH3’G-IVSL-19IVS19nt5‘3‘rRNA5‘3‘5‘pGOH3‘5‘3‘四膜虫rRNA前体自我剪接反应1、转核苷酸作用2CpCpCpCpCCpCpCpCpCpC+CpCpCpC2、水解作用CpCpCpCpCCpCpCpC+pC3、转磷酸作用CpCpCpCpCpCp+UpCpUCpCpCpCpCpC+UpCpUp4、去磷酸作用CpCpCpCpCpCpCpCpCpC+Pi5、限制性内切

7、酶作用CpUpCpUpN+GCpUpCpU+GpN2）Ⅱ类内含子的自我剪接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+)。剪接机制p2‘HO-App-Ap3’OHpP-AHO3’Ⅱ类内含子的剪接机制Mg2+套环的形成5‘3‘外显子连接2.剪切型核酶这类RNA进行自身催化的反应是只切不接。1）自体催化剪切型剪切机制转酯化过程：由靠近切割位点3‘端的2’OH或氧原子对切割位点的磷原子实施亲核攻

8、击，产生5‘-OH和2’，3‘-环磷酸二酯。剪切机制核酶自身剪切反应锤头型核酶的二级结构和空间立体结构示意图三个双螺旋区。13个核苷酸残基保守序列。剪切反应在右上方GUX序列的3‘端自动发生。发夹（hairpin）结构1989年汉普（Hample）研究烟草环斑病毒（sTRSV）的负链RNA的自我剪切反应，提出发夹结构（hairpinstruct