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淺析抗體酶存在的問題及解決方案

2016-04-05 17:10:42尹孟慧范的國周麗娟
獸醫(yī)導(dǎo)刊 2016年8期
關(guān)鍵詞:催化劑

尹孟慧 范的國 周麗娟

淺析抗體酶存在的問題及解決方案

尹孟慧 范的國 周麗娟

(河北省滄州市東光縣農(nóng)業(yè)局,河北東光 061600)

抗體酶又叫催化抗體,兼具抗體的高度選擇性和酶的高效性,可人為生產(chǎn)適應(yīng)各種用途的,特別是自然界不存在的高效催化劑。本文主要介紹了抗體酶的存在的問題并予以解決措施。

抗體酶;問題;解決措施

抗體酶是一種具有催化活性的免疫球蛋白,它既有抗體的高度選擇性,又有酶的高效性。因此它的發(fā)現(xiàn)不僅提供了研究生物催化過程的新途徑,而且能為生物學(xué)、化學(xué)和醫(yī)學(xué)提供具有高度特異性的人工生物催化劑,并可以根據(jù)需要使人們獲得具有某些不能被酶催化或較難催化的化學(xué)反應(yīng)催化劑。抗體酶的出現(xiàn),意味著有可能出現(xiàn)簡單有效的方法,從而人們可憑主觀愿望來設(shè)計蛋白質(zhì)。這一發(fā)現(xiàn)是利用生物學(xué)和化學(xué)成果在分子水平上交叉滲透研究的產(chǎn)物。盡管抗體酶的研究和應(yīng)用已經(jīng)取得了很大的進展,但離實際或規(guī)模應(yīng)用還存在不小的差距,主要原因是人們對抗體酶的認識還很膚淺,還有很多問題亟待解決,歸納起來大致有以下幾方面的問題:

1 抗體酶現(xiàn)階段存在的問題及解決策略

1.1抗體酶存在的問題

(1)催化效率。抗體酶是不對稱合成的理想催化劑,其催化反應(yīng)的范圍十分廣泛,而且還在不斷拓展。但也應(yīng)看到抗體酶在應(yīng)用過程中的局限性,至今只有少數(shù)的抗體酶已經(jīng)獲得實際應(yīng)用,而綜合考慮抗體酶的來源、費用、可靠性和催化效率等因素后,絕大多數(shù)的抗體酶還遠未達到實用階段。其中催化效率是抗體酶能否實現(xiàn)實用的關(guān)鍵因素,因為它直接關(guān)系到反應(yīng)時間是否合理、反應(yīng)的收率是否可以被人們接受。從目前的情況來看,與酶的催化速度相比較,大部分抗體酶的反應(yīng)速度要低2~3個數(shù)量級。

(2)抗體酶的篩選。目前的篩選方法一般是通過對半抗原親合力的大小進行篩選,而不是通過催化活性的大小來進行,此時的問題是,與半抗原的親和力最大的抗體卻不一定是最好的抗體酶。

(3)抗體酶的專一性。從經(jīng)濟觀點出發(fā),與酶催化一樣,抗體酶的專一性在一些情況下卻是一個明顯的缺陷,因為在這些情況下,人們不得不需要不同的抗體酶來催化每一個底物或每一個反應(yīng),因此,開發(fā)能催化多種底物的抗體酶顯然是應(yīng)用研究所追求的一個重要目標。

1.2解決策略

(1)多種半抗原的綜合應(yīng)用過渡態(tài)類似物與過渡態(tài)總是存在差異,但是要做到過渡態(tài)類似物的某一部分與過渡態(tài)的相應(yīng)部分相同卻是可能的,可以合成多種的過渡態(tài)類似物,每一類似物都與過渡態(tài)的某一部分相同,以這樣的相似物連續(xù)免疫動物,多次采用雜交技術(shù),最后得到的抗體酶的催化性能就能優(yōu)于單一類似物所誘導(dǎo)的抗體酶。

(2)克隆免疫反應(yīng)因子的基因通過擴增免疫動物的脾細胞或雜交細胞的信使RNA,得出單獨產(chǎn)生重鏈和輕鏈的噬菌體文庫,然后通過載體中存在的非對稱限制點位使之重新組合,這樣的含上百個高水平表達的輕鏈和重鏈片段的文庫,可在大腸桿菌中表達和組裝。這樣,既保留了親本單克隆的識別及親和特征,又利用了免疫因子的多樣性,可以在更多的抗體中選擇抗體酶。

(3)抗體結(jié)合點位的化學(xué)和遺傳修飾,或者是通過抗體結(jié)合點位的選擇性化學(xué)衍生引入天然或人工合成的催化基團;或是利用點位專一性突變,引起抗體結(jié)合點位氨基酸的改變,在二硝基苯和磷酸膽堿專一的抗體的活性點位引入組氨酸,增加抗體酶的催化性能。

(4)在抗體酶中引入輔助因子,輔助因子可以是天然的也可以是人工合成的。

2 抗體酶的發(fā)展前景

抗體酶的出現(xiàn)為人們根據(jù)自己的需要設(shè)計酶開辟了一條道路。它應(yīng)用了抗體的多樣性和酶的專一性,把本來獨立、各司其職的兩種事物相結(jié)合,是一種偉大的創(chuàng)造。未來抗體酶研究可能通過對某一化學(xué)反應(yīng)機理的研究,設(shè)計合理的反應(yīng)過渡態(tài)類似物作為半抗原,可以誘導(dǎo)產(chǎn)生對該反應(yīng)具有催化活性的抗體。根據(jù)此原理定制的抗體酶可以催化那些用現(xiàn)有的方法難以加速的反應(yīng)或不存在天然酶存在的反應(yīng)。

在醫(yī)學(xué)方面,抗體酶可能可以用于體內(nèi)治療多種疾病,除作為藥物傳遞體系活化前藥用于腫瘤治療外,還可以替代氨基酸和嘧啶體內(nèi)生物合成中的必需酶用于體內(nèi)代謝的反應(yīng)的催化。抗體酶在體內(nèi)治療方面可能會隨著抗體治療應(yīng)用的發(fā)展而迅速發(fā)展。雖然現(xiàn)在抗體酶的各種性能還不盡人意,但隨著生產(chǎn)技術(shù)及設(shè)備的完善,抗體酶的研究和應(yīng)用將具有更為廣泛的應(yīng)用前景,其許多應(yīng)用能在商業(yè)上成為可能。

[1] Tramontano A,Janda KD,Lerner RA.Catalytic antibodie5[J]. science,1986,234(4783):1566-1570.

[2] 袁勤生.現(xiàn)代酶學(xué)[M].華東理工大學(xué)出版社,2007.

[3] 王靜巖,朱圣庚,徐長法.生物化學(xué)[M].高等教育出版社,2002.

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