抗体酶的催化原理、技术方法、研究进展及应用 的研究

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1、《蛋白质与酶工程》课程论文抗体酶的催化原理、技术方法、研究进展及应用的研究姓名：闫雨专业：生物科学学号：20104083040日期：2013年5月摘要：催化抗体也叫抗体酶，是具有催化活性的免疫球蛋白.由于它兼具抗体的高度选择性和酶的高效催化性，因而催化抗体制备技术的开发预示着可以人为生产适应各种用途的，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.综述了催化抗体研究的最新进展，讨论了该领域目前存在的问题，提出了解决这些问题的可能办法。关键词：抗体酶；催化原理;技术方法;研究进展;应用绪论——抗体酶抗体酶(abzyme)，又称催化抗体(cat·

2、alyticantibody)，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。1抗体酶1.1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]_

3、波林(LinusPaulin'f)就提出过渡态理论(transitionstatetheory)[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(transitionstate)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。1969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

4、，并利用其结合能降低反应的活化能。那么，适当的抗体也就能够以一种方式与真正的酶反应物结合．成为“酶家族”中新成员，去催化正常情况下由酶来完成的化学反应。1986年以后，抗体酶研究进入一个新的阶段。这一年的12月，R．A．Lerner和P．GSChutz两个小组同时在《科学》(Science)杂志上报道，他们已成功地得到了具有酶活性的抗体酶。SChutz等人认为对硝基苯酚磷酸胆碱酯（PNPPC）作为相应羧酸二酯水解反应的过渡态类似物，推测用这个类似物作为半抗原诱导产生的单克隆抗体可能对羧酸二酯的水解反应有催化活性。通过对单克隆抗体的筛选，找到了一株MOPC167单抗，后来又找到一株抗体酶

5、T15,经证明该催化反应的动力学行为满足米氏方程。[3]Lerner等人，从金属肽酶的研究成果中得到启发，合成了一个含有吡啶甲酸的膦酸酯类似物为半抗原诱导产生一个单抗6D4，用来催化不含吡啶甲酸的相应羧酸酯化合物的水解反应，使反应加速近1000倍，并表现出底物专一性和对介质pH的依赖性等。[4]1.2抗体酶的基本结构及性质抗体酶主要来自IgG抗体分子[5]。对抗体结构分析表明．IgG分子s是由两条相同的重链及两条相同的轻链靠二硫键连接而成。木瓜蛋白酶作用抗体后，产生三个片断，其中相同的二个片断为抗原结合片断(Fab)；在抗原结合片断中与抗原结合的部位，是“高度可变区”(Fv)，该部位广

6、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。2抗体酶催化原理抗体酶能催化酯水解反应，Oxy—Cope重排反应，还原反应，环氧化及氧化物开环反应，Diels—Alder反应，Claisen重排反应。[6]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

7、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。)3抗体酶技术方法抗体酶与其催化的活性化合物之间具有结构互补的性质，即酶分子与“反应过渡态”化合物互补，从分子识别角度来看，这种