Абзимы

Рис. 57. Основные этапы получения каталитических антител (абзимов) [279]

Современная схема получения абзимов на основе аналогов субстратов в переходном состоянии (TSA) представлена на рис. 57 [275]. Работа начинается с выбора реакции, которую необходимо осуществить с помощью каталитических антител, далее следует разработка структуры стабильных TSA и их химический синтез. Для повышения иммуногенности низкомолекулярных TSA получают их конъюгаты с высокомолекулярным носителем, например БСА, которыми иммунизируют лабораторных животных. Селезенку иммунизированных животных после спле-нэктомии можно затем использовать для получения поликлональных и/или mAb к TSA по гибридомной технологии и/или для выделения TSA-связывающих фрагментов антител с применением методов фагового или рибосомного дисплеев. На заключительном этапе среди представителей антител, взаимодействующих с TS А, отбирают макромолекулы, катализирующие исследуемую ферментативную реакцию. [c.429]

Как следует из вышеприведенной схемы получения абзимов, иммунизация экспериментальных животных является основным этапом, определяющим их специфичность. В настоящее время разработаны методы иммунизации, которые позволяют получать каталитические антитела, реализующие механизмы кислотного, основного или ковалентного катализа. Так, использование для иммунизации гаптенов, содержащих положительно заряженные группы, например четвертичные амины, как правило, сопровождается включением в активный центр абзима отрицательно заряженных аминокислотных остатков (Glu, Asp), а для гаптенов с отрицательно заряженными группами наблюдается обратная картина [285]. Иммунизация гаптенами, которые ковалентно взаимодействуют с аминокислотными остатками центра связывания антител, приводит к образованию каталитических антител, содержащих в активном центре нуклеофильные аминокислотные остатки (Lys, Ser), которые участвуют в реакциях ковалентного катализа [286]. Такая схема иммунизации позволяет получать абзимы, осуществляющие специфический гидролиз ароматических эфиров [287]. [c.430]

В заключение далеко не исчерпывающего рассмотрения вопроса о сферах применения mAb следует упомянуть и о недавно открытых каталитических антителах (абзимах), обсуждению которых будет посвящен специальный раздел этой главы. [c.409]

Получены экспериментальные доказательства, что, помимо белков, ферментатпвноп, каталитической активностью наделен и ряд других макромолекул, в частности РНК (названы рибозимами) и MOHO- и поликлональные антитела (абзимы)-см. главу Ферменты . [c.21]

Создание нового активного центра в молекуле тиоредоксина. Недавно при использовании в качестве исходной молекулы инертного белка тиоредоксина после проведения предварительного компьютерного дизайна удалось внедрить в его полипептид-ную цепь новый активный центр, способный осуществлять гидролиз активированных эфиров [10]. В этом случае для решения проблемы были использованы знания, накопленные при исследовании механизмов функционирования каталитических антител (абзимов). Была создана серия виртуальных модифицированных молекул тиоредоксина с минимальной общей свободной энергией. Требуемое высокоэнергетическое состояние конкретных молекулярных участников реакции моделировали с помощью боковых цепей аминокислотных остатков, ориентированных в пространстве с целью создания условий, необходимых для осуществления катализа (реакция а). На рисунке справа (б) изображена схе- [c.282]

Был получен набор (клонотека) вариантов, по-разному ориентированных в пространстве боковых цепей ротамеров), находящихся в высокоэнергетическом состоянии, которые размещали в различных участках полипептидной цепи тиоредоксина таким образом, чтобы они сохраняли способность взаимодействовать с субстратом. (Ротамерами называют статистически значимые конформации боковых цепей аминокислотных остатков в составе полипептидной цепи). Путем теоретической оценки способности предполагаемых активных центров, сформированных в разных участках полипептидной цепи, взаимодействовать с субстратом удалось предсказать несколько протозимов , потенциально способных осуществлять соответствующую реакцию. Экспериментальное исследование показало, что, действительно, такие белки гидролизовали эфир по механизму нуклеофильного катализа с участием остатка His. Хотя удельная активность подобных искусственных ферментов была умеренной (на уровне абзимов первого поколения), сам подход представляется весьма перспективным, так как его реализация может способствовать созданию искусственных ферментов, катализирующих реакции, которые не происходят в природе. [c.283]

Разработка методов получения в неограниченных количествах mAb заданной специфичности еще больше расширила область применения этих белков. В свою очередь, само появление моноклональных антител (mAb) стимулировало исследователей к применению методов белковой инженерии для направленного изменения исходных макромолекул, что привело к созданию целой группы белков с совершенно новыми свойствами. Получение абзимов, т.е. антител, обладающих ферментативной активностью, явилось одним из самых неожиданных открытий в этой области исследований. Достижения в конструировании антител и их производных хорошо иллюстрируют возможности современной белковой инженерии. [c.403]

В последние годы открыт еще один вид антител — абзимы. Это антитела-катализаторы, способные в несколько тысяч раз ускорять биохимические реакции, воздействуя на промежуточные вещества реакции. Механизм их действия изучается. [c.157]

В 1986 г. двумя группами исследователей, руководимых P.A. Лернером и П.Г. Шультцем, было показано, что молекулы антител могут обладать ферментативной активностью [273, 274]. С этого времени берет начало новое направление белковой инженерии по искусственному конструированию ферментов на основе полипептидных цепей иммуноглобулинов, которые получили название каталитических антител или абзимов. Более того, вскоре после этого открытия в организме человека были обнаружены абзимы, появление которых ассоциировано с некоторыми распространенными заболеваниями. Результаты данных исследований еще раз подчеркивают плодотворность рационального подхода к решению проблем белковой инженерии, который по мере углубления знаний о механизмах функционирования белковых молекул, несомненно, станет доминирующим. [c.427]

Рациональный дизайн также способен приносить плоды при конструировании абзимов с заданными свойствами [289]. Была [c.430]

Исходя из того, что имидазол действует в качестве нуклеофильного катализатора при гидролизе карбоксиэфиров в водных растворах, предполагали, что введение остатка гистидина в центр связывания динитрофенильных лигандов иммуноглобулина может придать ему способность осуществлять гидролиз сложных эфиров динитрофенола. В качестве исходного белка при конструировании абзима использовали Vl- и VH-фрагменты тяжелой и легкой цепей иммуноглобулина, специфически взаимодействующего с динитрофенильными группами антигенов. Фрагмент ДНК, кодирующий VL-область легкой цепи, синтезировали in vitro и экспрессировали в клетках Е. соИ. При этом в процессе синтеза кодон, кодирующий Туг-34, был изменен на кодон His, так как было известно, что именно Туг-34 контактирует с молекулами динитрофенола в комплексах антиген-антитело. Очищенный рекомбинантный VL-фрагмент объединяли с VH-фрагментом тяжелой цепи природного иммуноглобулина, взаимодействующего с динитрофенолом, что приводило к образованию Fv-фрагмента. [c.431]

Все приведенные примеры каталитических антител, как природных, так и получаемых с помощью белковой инженерии, не являются исчерпывающими и лишь иллюстрируют эту активно развивающуюся область исследований. Полную информацию по данному кругу вопросов можно, в частности, получить из обзоров, недавно опубликованных в ноябрьском номере J. Immunol. Methods за 2002 г., который целиком посвящен абзимам. Сколько же потенциальных ферментативных активностей заключено во всей популяции антител одного индивидуума, репертуар которых практически безграничен благодаря запрограммированному процессу соматического мутагенеза Насколько общим явлением могут быть побочные ферментативные активности белков, возникающие в результате соматических мутаций в живом организме Попытка дать ответ на эти вопросы будет предпринята ниже в разделе о ксенобиозе. [c.433]

Еще более яркий пример такого рода демонстрируют абзимы (антитела, обладающие ферментативной активностью). Помимо хорошо известной гидролитической активности абзимов в отношении различных эфиров и кокаина описана их способность осуществлять синтез амидов, реакции стереоспецифической циклизации, перегруппировку Клайзена, приводящую к образованию префеновой кислоты из хоризмовой, а также ряд других реакций, которые уже были рассмотрены подробнее в разделе об абзимах (раздел 3.4.3). [c.448]