淺析抗體酶存在的問題及解決方案

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?？贵w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(jì)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(jìn)展，但離實(shí)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(rèn)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?？贵w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(shí)際應(yīng)用，而綜合考慮抗體酶的來源、費(fèi)用、可靠性和催化效率等因素后，絕大多數(shù)的抗體酶還遠(yuǎn)未達(dá)到實(shí)用階段。其中催化效率是抗體酶能否實(shí)現(xiàn)實(shí)用的關(guān)鍵因素，因?yàn)樗苯雨P(guān)系到反應(yīng)時(shí)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(gè)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(jìn)行篩選，而不是通過催化活性的大小來進(jìn)行，此時(shí)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(jì)觀點(diǎn)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(gè)明顯的缺陷，因?yàn)樵谶@些情況下，人們不得不需要不同的抗體酶來催化每一個(gè)底物或每一個(gè)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(gè)重要目標(biāo)。

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(dòng)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(kuò)增免疫動(dòng)物的脾細(xì)胞或雜交細(xì)胞的信使RNA，得出單獨(dú)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(diǎn)位使之重新組合，這樣的含上百個(gè)高水平表達(dá)的輕鏈和重鏈片段的文庫，可在大腸桿菌中表達(dá)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(diǎn)位的化學(xué)和遺傳修飾，或者是通過抗體結(jié)合點(diǎn)位的選擇性化學(xué)衍生引入天然或人工合成的催化基團(tuán)；或是利用點(diǎn)位專一性突變，引起抗體結(jié)合點(diǎn)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(diǎn)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(jì)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(dú)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(jī)理的研究，設(shè)計(jì)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.