抗体酶(Abzyme)

抗体酶综述陈璇【摘要】抗体酶是一类以过渡态类似物，为半抗原，可诱导免疫系统产生具有类似天然酶催化活性的免疫球蛋白。

抗体酶既具有抗体的高效选择性，又能像酶那样高效催化化学反应，开创了催化剂研究的崭新领域。

本文从抗体酶的发展历史、作用原理、制备、应用及研究展望多个角度进行综述。

【关键词】抗体酶；发现史；作用原理；制备；现状及应用前景抗体酶抗体酶(abzyme)，又称催化抗体(cat·alytic antibody)，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。

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』_波林(LinusPaulin'f)就提出过渡态理论(transition state theory) [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(transition state)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。

1 969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，并利用其结合能降低反应的活化能。

1、酶（enzyme）：是具有催化功能的生物大分子。

2、端粒（telomere）：真核生物染色体的末端结构。

3、端粒酶（telomerase）：是催化端粒合成和延长的酶。

4、基因扩增（gene amplification）：是通过增加基因的数量来调节基因表达的一种方式。

5、增强子（modulator）：是一段能够高效增强或促进基因转录的DNA序列。

6、抗体酶（abzyme）：是一类具有生物催化功能的抗体分子。

7、抗体（antibody）：是由抗原诱导物产生的能与抗原特异结合的免疫球蛋白。

8、盐溶（solting in）：低浓度的盐存在的条件下，酶的溶解度随着盐浓度的升高而增加的现象。

9、盐析（solting out）：当盐浓度达到一定界限后，酶的浓度随着盐溶液的升高而降低的现象。

10、结晶（crystallize）：溶质以晶体形式从溶液中析出的过程。

11、酶分子修饰（enzyme molecular modification）：通过各种方法使酶分子的结构发生变化，从而改变酶的催化特性的技术过程。

12、金属离子置换修饰（metal ion substitute modification）：把酶分子中的金属离子换成另一种金属离子，使酶的催化特性发生改变的修饰方法。

13、大分子结合修饰（macro molecules combine modification）：采用水溶性大分子与酶的侧链基团共价结合，使酶分子的空间构象发生改变，从而改变酶的催化特性的方法。

14、侧链基团修饰（side residues modification）：采用一定方法使酶的侧链基团发生改变，从而改变酶的催化特性的修饰方法。

15、肽链有限水修饰（peptide chain limit hydrolysis modification）：在肽链的限定位点进行水解，使酶的空间结构发生某些精细的改变，从而改变酶的催化特性的方法。

16、定点突变（site-specific mutagenesis）：指在DNA序列上的某一特定位点上进行碱基的改变，从而获得突变基因的操作技术。

第四章 酶一、名词解释1．酶：是生物体内一类具有催化活性和特定空间构象的生物大分子，包括蛋白质和核酸。

2．酶的专一性：一种酶只作用于一类化合物或一定的化学键，以促进一定的化学变化，生成一定的产物。

这种现象称为酶的专一性或称酶的特异性。

3．酶的活性中心：或称活性部位。

指酶分子中直接和底物结合，并和酶催化作用直接有关的部位。

4．2.抗体酶（abzyme ）：是一种具有催化能力的蛋白质，其本质上是免疫球蛋白，但是在易变区被赋予了酶的属性，所以又称为“催化型抗体”。

5．米氏方程：6．激活剂：使酶活性增加的物质称为激活剂。

7．酶活力：也称为酶活性，是指酶催化一定化学反应的能力。

8．米氏常数Km ：酶的特征常数，其含义是酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度。

9．可逆抑制作用：抑制剂常以非共价键与酶可逆结合，使酶活性降低或丧失。

可以用透析或超滤等物理方法去除，这种抑制作用称可逆抑制作用。

10．不可逆抑制作用：抑制剂常以共价键与酶活性中心上的必需基团相结合，抑制剂与酶的结合牢固不能用透析或超滤等物理方法去除，这种抑制作用称不可逆抑制作用。

11．变构酶：除具有酶的活性中心外，还具有与调节物结合的调节中心的寡聚酶称为变构酶。

12．同工酶：指催化相同化学反应，而酶蛋白的分子结构、理化性质不同的一组酶。

13．单体酶：只有一条多肽链的酶。

14．寡聚酶：由几条或几十条相同或不同的多肽链亚基以非共价键结合的酶。

15．多酶复合体：由几种功能相关的酶彼此嵌合形成复合体。

16．核酶：化学本质为RNA 的酶。

17．酶的活力单位：单位时间内转化单位物质的量的底物所需要的酶量。

18．比活力：指每单位质量样品中的酶活力。

19. 诱导酶（inducenzyme ）是细胞内在正常状态下一类很少存在或没有的酶，当细胞中因加入了诱导物后而被诱导产生的酶，它的含量在诱导物存在下显著增高，这种诱导物往往是该酶底物的类似物或底物本身。

20. 全酶；即蛋白质部分和非蛋白质部分（辅助因子）。

第四章 酶一、名词解释1．酶：是生物体内一类具有催化活性和特定空间构象的生物大分子，包括蛋白质和核酸。

2．酶的专一性：一种酶只作用于一类化合物或一定的化学键，以促进一定的化学变化，生成一定的产物。

这种现象称为酶的专一性或称酶的特异性。

3．酶的活性中心：或称活性部位。

指酶分子中直接和底物结合，并和酶催化作用直接有关的部位。

4．2.抗体酶（abzyme ）：是一种具有催化能力的蛋白质，其本质上是免疫球蛋白，但是在易变区被赋予了酶的属性，所以又称为“催化型抗体”。

5．米氏方程：6．激活剂：使酶活性增加的物质称为激活剂。

7．酶活力：也称为酶活性，是指酶催化一定化学反应的能力。

8．米氏常数Km ：酶的特征常数，其含义是酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度。

9．可逆抑制作用：抑制剂常以非共价键与酶可逆结合，使酶活性降低或丧失。

可以用透析或超滤等物理方法去除，这种抑制作用称可逆抑制作用。

10．不可逆抑制作用：抑制剂常以共价键与酶活性中心上的必需基团相结合，抑制剂与酶的结合牢固不能用透析或超滤等物理方法去除，这种抑制作用称不可逆抑制作用。

11．变构酶：除具有酶的活性中心外，还具有与调节物结合的调节中心的寡聚酶称为变构酶。

12．同工酶：指催化相同化学反应，而酶蛋白的分子结构、理化性质不同的一组酶。

13．单体酶：只有一条多肽链的酶。

14．寡聚酶：由几条或几十条相同或不同的多肽链亚基以非共价键结合的酶。

15．多酶复合体：由几种功能相关的酶彼此嵌合形成复合体。

16．核酶：化学本质为RNA 的酶。

17．酶的活力单位：单位时间内转化单位物质的量的底物所需要的酶量。

18．比活力：指每单位质量样品中的酶活力。

19. 诱导酶（inducenzyme ）是细胞内在正常状态下一类很少存在或没有的酶，当细胞中因加入了诱导物后而被诱导产生的酶，它的含量在诱导物存在下显著增高，这种诱导物往往是该酶底物的类似物或底物本身。

20. 全酶；即蛋白质部分和非蛋白质部分（辅助因子）。

中山大学研究生学刊（自然科学、医学版）第34卷第3期JOUＲNAL OF THE GＲADUATES VOL.34ɴ32013SUN YAT-SEN UNIVEＲSITY（NATUＲAL SCIENCES、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，Schultz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（Catalytic antibody）。

抗体有极高的亲和力，解离常数在10－4 10－14mol/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。

名词术语解释1、mRNA丰度(Abundance of an mRNA)：是指每个细胞平均拥有的某一种特定mRNA的分子数。

根据丰度的差异可将mRNA分为两种不同的等级：其一是富裕型的，每个细胞拥有的平均拷贝数为1000～l0000，属于此型的mRNA约有100种；其二是稀少型的，每个细胞拥有的平均拷贝数仅有l～10个上下，属于这一类型的mRNA达10000多种。

2、富裕型的mRNAs(Abundant mRNAs)：见《mRNA丰度》。

3、抗体酶(Abzymes)：应用单克隆抗体技术生产的兼具抗体及酶催活性的工程蛋白质。

也就是说，其行为如同蛋白酶一样，能够催化化学反应的一类新型的抗体。

4、受体拼接位点(Aeceptor splicing site)：间隔子的右端和与其相连的表达子的左端之间的接合点。

5、获得性免疫缺损综合征(Acquired immuno deficiency syndrome，AIDS)：由人类免疫缺损病毒(HIV)引起的一种疾病，它最早于1980年在美国洛杉矶发现。

HIV病毒通过血液和精液在人群中传播，感染了这种病毒之后，会使人体出现严重的免疫抑制和淋巴结病(lymphadenopathy)，并增加对机会病原体(opportunistic pathogen)的敏感性。

这种综合征是由于HIV病毒的感染以及CD4类T细胞功能破坏所致。

T细胞表面CD抗原CD4是HIV病毒的受体。

HIV病毒的感染使T细胞发生融合形成大的合胞体(syncytia)并最终裂解。

AIDS是致命的，目前尚无法有效治疗也无有效疫苗可用。

6、激活物(Activator)：能够通过与结合在启动子上的RNA聚合酶发生相互作用，从而促使RNA聚合酶启动操纵子进行转录反应的一种正调节蛋白质。

7、激活位点（Activator site）：位于启动子上游能同激活蛋白质结合的DNA序列区。

8、接头(Adaptor)：即DNA接头，是一类人工合成的非自我互补的单链寡核苷酸短片段，当其同衔接物(linker)自行退火时，就会形成具有一个平末端和一个粘性末端的双链的接头／衔接物结构。

某大学生物工程学院《生物化学》课程试卷（含答案）__________学年第___学期考试类型：（闭卷）考试考试时间：90 分钟年级专业_____________学号_____________ 姓名_____________1、判断题（75分，每题5分）1. 生物体的不同组织中的DNA，其碱基组成也不同。

（）答案：错误解析：DNA的组成具有种的特异性，但没有组织和器官特异性。

2. 蛋白质的SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳和圆盘电泳是两种完全不同的技术。

（）答案：正确解析：3. 在DNA变性过程总是GC对丰富区先解链。

（）答案：错误解析：在DNA变性过程中AT对丰富区先解链。

4. X射线衍射分析说明核酸中碱基与糖平面互相垂直。

（）答案：正确解析：5. 二硫键能稳定蛋白质的三级结构，但它又属于一级结构的内容。

（）答案：正确解析：6. 甾体激素可以通过跨膜信号传递引起细胞响应。

（）答案：错误解析：甾体激素作用实质上是激素这个小分子通过与细胞中相应的受体蛋白结合成复合物后，作为一个由激素激活的反式作用因子，与其他调控元件和因子协同下引起其靶基因表达的改变从而影响细胞功能。

7. 酶反应最适pH不仅取决于酶分子的解离情况，同时也取决于底物分子的解离情况。

（）。

答案：正确解析：8. 纤维素与淀粉的区别是由于糖苷键的不同引起的。

（）答案：正确解析：9. 吡哆醛、吡哆胺和吡哆醇可以作为转氨酶的辅酶。

（）答案：正确解析：10. 血红蛋白和肌红蛋白的功能都是运输氧。

（）答案：错误解析：血红蛋白是输氧蛋白，而肌红蛋白主要是捕获氧、储藏氧。

11. 真核细胞和原核细胞核糖体中的RNA数目和种类是相同的。

（）答案：错误解析：核糖体中的RNA数目和种类具有种属差异性。

12. 酶影响它所催化反应的平衡。

（）答案：错误解析：酶可以改变反应速率，但不改变化学反应的平衡点。

13. 多谷氨酸在其等电点附近易于形成α螺旋。

（）答案：正确解析：14. 多肽链能否形成α螺旋及螺旋是否稳定与其氨基酸组成和排列顺序直接有关。

Abzyme抗体酶：又称催化性抗体catalytic antibody，一类具有生物催化功能的抗体分子。

Adaptive enzyme石英酶：在细胞中含量变化很大，其合成速率受环境的明显影响。

Chiral blocking手性模块Contact residues 接触残基：这类残基直接和底物接触，参与第五的化学转变Corepressor 共阻遏物：能使阻遏蛋白的构象变化有利于与操纵基因结合的物质，通常是酶促反应的产物。

Diastase 淀粉酶：可使淀粉水解生成可溶性糖的酶Double-head enzyme 双头酶：主链具有两种酶活性的酶。

eg：Asp kinase-Homoserine DHase融合体Enzyme activity 酶活：一定条件下酶催化的反应初速率，单位时间t内底物S的减少量或产物P的增加量Enzyme commission EC酶学委员会Enzyme reactor 酶反应器：用于各种酶进行催化反应的容器及其附属设备。

Fluidized bed reactor FBR 流化床式反应器：通过液体流动使固定化酶颗粒在悬浮翻动状态下进行催化反应的容器。

适用于固定化酶的连续催化反应。

Gene amplification 基因扩增：通过增加基因数量来调节基因表达的方式。

可发生在个体发育的某个阶段或细胞分化的某一过程。

可由选择压力引起，eg：耐药性。

Grow kinetics model生长动力学模型Hammer head structure锤头结构：第一个通过X-ray衍射确定的核酶，由11个保守碱基和3个双螺旋区构成。

Inducer 诱导物：引起诱导作用的物质，为底物类似物。

Isomerases 异构酶：催化分子内部基团位置或构象转化。

有6种：异构、消旋、变位、差向异构、顺反异构。

Isozyme 同工酶：生物体内催化相同反应而分子结构不同的酶。

Ligases 连接酶：利用NTP水解，催化2个分子进行连接。

抗体酶（abzyme）
既是抗体又具有催化功能的蛋白质称为“抗体酶或催化性抗体”，其本质是免疫球蛋白，但是在易变区赋予了酶的属性。

1986年科学家根据过渡态理论和免疫学原理，运用单克隆抗体技术成功地制备了具有酶活性的抗体。

这加深了人们对酶作用原理的理解，而且在临床医学及制药业等方面有很好的应用。

既是抗体又具有催化功能的蛋白质称为“抗体酶或催化性抗体”，其本质是免疫球蛋白，但是在易变区赋予了酶的属性。

1986年科学家根据过渡态理论和免疫学原理，运用单克隆抗体技术成功地制备了具有酶活性的抗体。

这加深了人们对酶作用原理的理解，而且在临床医学及制药业等方面有很好的应用。

抗体酶简介及医学上的应用谢祚宜2013级学号1131702027摘要：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化学转变，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。

在医学、工业、农业等众多领域具有广泛的应用前景和潜在的应用价值。

该文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、抗体酶的制备以及在医学领域的应用及研究进展。

关键词:抗体酶; 应用1．抗体酶的发现与定义抗体与酶(指P酶)本质上都是蛋白质, 都能与相应的抗原或底物特异性结合, 差别在于酶是能与反应过渡态选择结合的催化物质, 抗体是和基态紧密结合的物质。

抗体酶(abzyme)又称催化抗体(catalytic antibody), 是一类集抗体高度特异性与酶高效催化活性于一身的蛋白质分子。

1986年，Schultz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( Catalytic antibody) 。

抗体有极高的亲和力，解离常数在10-4～10-14mol /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，材料科学等多个方面。

抗体酶的结构与抗体分子相似, 不同之处在于其可变区除了具有抗原特异的结合能力外, 还被赋予了酶的催化活性, 因此本质上抗体酶是一类具有催化活性的免疫球蛋白。

早期的抗体酶结构类似于免疫球蛋白, 含有两条轻链和两条重链, 每条链都含有不变区和可变区。

西安大学生物工程学院2020级《生物化学》课程试卷（含答案）__________学年第___学期考试类型：（闭卷）考试考试时间：90 分钟年级专业_____________学号_____________ 姓名_____________1、判断题（50分，每题5分）1. 疏水蛋白质的折叠伴随着多肽链熵的增加。

（）答案：错误解析：疏水脂肪酸折叠时，环境的熵增加，而多肽链的熵是减少的。

2. 从进化的角度来看，细胞癌基因来源于病毒癌基因。

（）答案：错误解析：细胞癌基因具有内含子，病毒癌基因缺乏内含子，因此细胞癌基因不可能来源于病毒癌基因。

3. 辅酶Ⅰ和辅酶Ⅱ都是由烟酰胺转化来的。

（）[中山大学2019研]答案：正确解析：在体内烟酰胺与核糖、磷酸、腺嘌呤组成脱氢酶的辅酶，主要是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD＋，辅酶I）和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP＋，辅酶Ⅱ），其还原形式为NADH和NADPH。

4. Pro不能参与α螺旋，它使α螺旋转弯。

（）答案：正确解析：5. 酶催化反应是发生在酶的活性部位，酶之所以具有高效率是由于活性部位存在多种催化基团，起着多元催化的作用，其他部分只是维持酶的催化基团具有合适的位置，对催化作用不产生影响。

（）答案：错误解析：6. 蛋白激酶属于磷酸转移酶类，催化无机磷酸共价结合到蛋白质分子上的反应。

（）答案：错误解析：7. RNA的分子组成中，通常A不等于U，G不等于C。

（）答案：正确解析：8. 组氨酸是人体的一种半必需氨基酸。

（）答案：正确解析：组氨酸和精氨酸是人体的半半乳糖必需氨基酸，人体可合成一部分，但合成量甚少，不足维持平常生理，需由食物供给一部分，故曰半必需氨基酸。

9. 镰状细胞贫血症患者红细胞内的2,3BPG的浓度通常比正常人高。

（）答案：正确解析：10. 蛋白质变性和DNA变性的机理是相似的，复性时都可以恢复原来的生物活性。

（）答案：错误解析：2、名词解释题（25分，每题5分）1. 结合蛋白质答案：结合蛋白质是指除含有氨基酸外还脂肪酸含有其他化学成分（如糖、脂肪、核酸、磷酸及色素等），保证蛋白质的正常生物学活性的蛋白质分子。

西安大学生物工程学院2020级《生物化学》课程试卷（含答案）__________学年第___学期考试类型：（闭卷）考试考试时间：90 分钟年级专业_____________学号_____________ 姓名_____________1、判断题（40分，每题5分）1. 在糖的结构特征描述中，“D”“L”是指构型，而“＋”“－”指旋光方向，“D”与“＋”，“L”与“－”并无必然联系。

（）答案：正确解析：2. 肌球蛋白、原肌球蛋白及γ球蛋白都是由几条多肽链组成的球形分子。

（）答案：错误解析：肌球蛋白是一种很长的棒状分子，有6条多肽链组成。

原肌球蛋白也是一种纤维状糖类。

由两条不同的螺旋肽链互相缠绕而形成超螺旋。

3. 大豆小分子胰蛋白酶抑制剂也能抑制胰凝乳蛋白酶。

（）。

答案：正确解析：4. TRF（促甲状腺激素释放因子）是一种三肽，它是直接由三个氨基酸缩合而成。

（）答案：错误解析：TRF虽然是一个三肽，但它有一个相对分子质量较大的多肽作为前体，前体中含有几个TRF的拷贝。

5. 酶促反应的初速度与底物浓度无关。

（）答案：错误解析：影响酶促反应的初速度的因素主要有：酶和底物的浓度以及它们之间的相对浓度、温度、pH、激活剂、抑制剂等。

6. 维生素对人体有益，所以摄入的越多越好。

（）答案：错误解析：维生素满足人体所需是最合适的。

当人体打进射入的水溶性维他命过多，会被排泄掉，但如果是脂溶性维生素过量，无法排泄出，反而对人体有害。

7. 若H＋是酶的竞争性抑制剂，那么酶的最适pH一定在碱性范围内。

（）。

答案：错误解析：8. DNA核蛋白及RNA核蛋白可用0.14molL NaCl溶液抽提出来。

（）答案：错误解析：DNA核蛋白及RNA核蛋白一般用1molL NaCl抽提。

2、名词解释（20分，每题5分）1. 超二级结构答案：超二级结构是指二级结构的基本结构单位（α螺旋、β折叠等）相互聚集，形成有规律的二级结构的聚集体。