抗体酶在生物催化领域的应用专家讲座.pptx

演讲内容酶（enzyme）：含有生物催化功效高分子物质。[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。
[区分]：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。一.抗体酶介绍二.抗体酶作用原理抗体酶能催化酯水解反应，Oxy—Cope重排反应等各种反应，而在抗体催化反应中，研究最广泛是酯水解反应，所以在这里只介绍一下酯水解反应原理。酯水解反应过渡态是带负电荷四面体结构。以MOPCI67催化碳酸脂水解为例说明。首先经过化学合成过渡态磷酸脂类似物——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，动物体血液中就会产生能够和过渡态碳酸脂特异性结合抗体MOPCl67，然后采取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，提升了反应物过渡态稳定性，降低了反应活化能，从而加速了水解反应进程。该反应产物生成速度常数l(c到达了(o．40±0．04)/min，米氏常数Km为208±431mol／L。)三.抗体酶制备
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单抗即抗体酶。因半抗原没有免疫原性,需要将设计好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取得杂交瘤,分泌单克隆抗体,经筛选和纯化得特异性抗体酶。
制备方法:(1)过渡态类似物构建:因为准确过渡状态极难确定或合成,所以,制备抗体酶使用半抗原是过渡态类似物,这一步是关键。(2)抗原制备:将人工设计并构建过渡态类似物(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抗体,又能在细胞培养条件下快速繁殖,能够大量制备单一抗体。（2）拷贝法将催化基团或辅助因子引入到抗体抗原结合部位，普通可采取两种方法:即选择性化学修饰法和基因工程定点突变法。
B.基因工程定点突变法

伴随基因工程技术发展。用基因工程方法改造和制备全新抗体酶是一个很有前途和发展潜力抗体酶制备方法。对于已产生单抗，分析抗体结合部位氨基酸次序或对应碱基次序，然后经过反抗体酶结合部位氨基酸对应基因序列进行定点突变，在抗体结合部位加上有催化作用氨基酸，进而改变抗体酶催化效率．这就是基因工程法生产抗体酶原理。
经过PCR技术克隆出全套免疫球蛋白可变区基因,建立单独产生重链和轻链噬菌体文库,然后再经过每个载体中存在非对称限制位点使它们随机地将基因轻重链结合,这些含有上百万个高水平表示轻链和重链片段文库在大肠杆菌中表示和组装,就可大量制造Fab片断了。这么文库在保留亲本单克隆识别和亲和特征基础上利用了免疫因子多样性,经过这种方法我们可从上百万种可能性中选择抗体酶。四.抗体酶可催化反应酯水解反应分子重排反应区域与立体选择性催化反应P.G.Schultz等用N－甲基卟啉诱导产生抗体能够催化平面状卟啉金属螯合反应，比如，它不但能够催化Zn和卟啉螯合，还能够催化Co、Mn和卟啉螯合。假如以原卟啉Ⅸ或次卟啉Ⅸ作为底物则不表现催化活性，说明该抗体酶对其中一些金属卟啉含有很高亲和力。五.抗体酶催化工艺中应用能量不利反应

抗体酶一个主要方面是能选择性地稳定相对于普通化学反应来说能量上不利高能过渡态,因而能够催化不利化学反应，如顺式消除,外式(exo)Diels-Alder反应等。其中一个例子是内式(endo)吡喃类衍生物7形成。按照Baldwin环合规则,环氧醇类化合物5分子内亲核取代180°过渡态几何构型优势产物应是呋喃类衍生物6。Janda等以8为半抗原产生抗体酶,催化5产生了反Baldwin规则(能量不利)六元环7,而非有利五元环6。
抗体酶38C2是依据I型缩醛酶烯胺机理,经过反应免疫方法得到。经过位于底物结合部位疏水口袋活性赖氨酸残基,LYS,抗体酶38C2可催化醇醛缩合,逆醇醛和逆Michael反应,以及接收宽范围底物,因而可用作为前药激活剂。Shabat等设计了一个全新前药释放系统,利用有次序逆醛醇缩合和逆Michael反应可除去前体药品中保护基,释放出活性药品。这种策略已成功地用于喜树碱(Camptothecin),阿霉素(Doxorubicin),依靠泊甙(Etoposide等抗肿瘤药以及降血糖药胰岛素(Insulin)前药设计(如图)。（三）在戒毒领域应用

吸毒是一个困绕着很多国家难题，尤其是吸毒上瘾后极难戒掉，直接拮抗可卡因上瘾抗体至今还没有找到。一个替换方法是阻断可卡因、鸦片和受体结合。Landry等用可卡因水解过渡态类似物一磷酸单酯为半抗原。产生单克隆抗体能催化可卡因分解，其催化活性和血液中催化可卡因丁酰胆碱酯酶差不多