综述_抗体酶的研究进展_.pdf

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1、中山大学研究生学刊(自然科学、医学版)第34卷第3期JOUＲNALOFTHEGＲADUATESVOL.34№32013SUNYAT-SENUNIVEＲSITY(NATUＲALSCIENCES、MEDICINE)2013*综述《抗体酶的研究进展》陆诗淼(1．中山大学中山医学院免疫学专业)【内容提要】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

2、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。文章综合介绍了抗体酶研究的历史过程、催化抗体的结构、性质、催化的反应类型原理、制备、应用及研究的最新进展。【关键词】催化抗体;抗体酶;酶学特征;应用进展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。1986年，Sc

3、hultz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－4－14(Catalyticantibody)。抗体有极高的亲和力，解离常数在10～10mol/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

4、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(catalyticantibodv)，是指通过一系列化学与生*收稿日期:2013－09－15作者简介:陆诗淼女，中山大学基础医学院免疫学专业201

5、3级硕士研究生;E-mail:lushimiaoly@gmail.com中山大学研究生学刊(自然科学、医学版)二○一三年第三期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。1946年，鲍林(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)，形成酶一底物复合物，大大降低了反应的活化能，从而加速了反应速率。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

6、，另一些键在－10－12断裂，存在时间极短，半衰期约为10～10s，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。1969年，Jencks提供免疫诱导产生抗底物基态的抗体，该抗体具

7、有类似酶的催化活性，这个抗体酶设想的提出，使得任何一个化学反应构造一个专一性催化酶成为可能。然而在抗体酶的研制中遇到了两个问题:1、底物基态瞬间存在，无法提取。根据Pauling的酶的竞争抑制实质，可以构造过渡态的稳定类似物作为实际抗原。2、抗原在分子量上有一定的要求，所以一般将类似物作为半抗原接到适当载体上构成抗原。接着，Kohler和Milstein于1975年发明了具有历史意义的单克隆技术，使抗体酶的生产成为可能。1984年Lerner进一步推测:以过渡态类似物作为半抗原，则其诱发出的抗体即与该类似物有着

8、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Lerner和P．C．Schultz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。1986年美国Science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．同年，加州大学的P．Schuhz等宣布单