Белковая инженерия антител

Горизонты энзимологии. В литературе появляются работы, в которых делаются попытки прогнозирования дальнейшего развития энзимологии на ближайшее десятилетие. Перечислим основные направления исследований энзимологии будущего. Во-первых, это исследования более тонких деталей молекулярного механизма и принципов действия ферментов в соответствии с законами югассической органической химии и квантовой механики, а также разработка на этой основе теории ферментативного катализа. Во-вторых, это изучение ферментов на более высоких уровнях (надмолекулярном и клеточном) структурной организации живых систем, причем не столько отдельных ферментов, сколько ферментных комплексов в сложных системах. В-третьих, исследование механизмов регуляции активности и синтеза ферментов и вклада химической модификации в действие ферментов. В-четвертых, будут развиваться исследования в области создания искусственных низкомолекулярных ферментов —синзимов (синтетические аналоги ферментов), наделенных аналогично нативным ферментам высокой специфичностью действия и каталитической активностью, но лишенных побочных антигенных свойств. В-пятых, исследования в области инженерной энзимологии (белковая инженерия), создание гибридных катализаторов, сочетающих свойства ферментов, антител и рецепторов, а также создание биотехнологических реакторов с участием индивидуальных ферментов или полиферментных комплексов, обеспечивающих получение и производство наиболее ценных материалов и средств для народного хозяйства и медицины. Наконец, исследования в области медицинской энзимологии, основной целью которых является выяснение молекулярных основ наследственных и соматических болезней человека, в основе развития которых лежат дефекты синтеза ферментов или нарушения регуляции активности ферментов. [c.117]

Хотя гибридомные технологии еще продолжают достаточно активно использоваться, с появлением новых эффективных методов белковой инженерии, в том числе систем отбора белков на основе разнообразных дисплеев и репрезентативных клонотек случайных белковых последовательностей, mAb начинают постепенно сдавать свои позиции. Новые технологии позволяют отбирать антитела требуемой специфичности непосредственно из суспензии фаговых частиц без иммунизации лабораторных животных и при этом получать белки с совершенно новой специфичностью к антигенам, которые неиммуногенны in vivo. Новые подходы дают возможность снять ограничения, накладываемые на производство антител особенностями иммунного ответа живого организма. В последние годы удалось получить большое количество рекомбинантных антител с новыми свойствами значительно уменьшить размер их молекул, а также объединить антитела в поливалентные гибридные комплексы, сильно повысив при этом их авидность. Генно-инженерными методами удалось объединить фрагменты антител с разнообразными аминокислотными последовательностями для обеспечения адресной доставки макромолекул. Такие гибридные молекулы, кроме антител, включают ферменты для активации предшественников цитоток-сичных лекарственных препаратов, токсины, белки вирусных частиц, используемые в генотерапии, и сами могут быть включены в липосомы для повышения эффективности химиотерапии. Рекомбинантные антитела применяют для получения биосенсоров, используемых при мониторинге исследуемых молекул в реаль- [c.409]

Белковая инженерия антител [c.403]

Методом EPL в настоящее время уже исследованы десятки белков прокариотических и эукариотических организмов. В этот список входят киназы, фосфатазы, факторы транскрипции, РНК-полимеразы, белки, участвующие в цитоплазматической передаче сигналов, ионные каналы, рецепторы и антитела. Ниже мы кратко рассмотрим некоторые из наиболее важных приложений метода EPL в белковой инженерии. [c.317]

В приведенных примерах мишенями антител, полученных методами белковой инженерии, были белки, экспонированные на поверхности клеток. Однако не меньшего биологического эффекта удается достичь с помощью рекомбинантных антител, действие которых направлено против внутриклеточных лигандов. [c.418]

Несомненно важнейшим свойством как исходных антител, так и их рекомбинантных производных является их специфичность, что должно проявляться в отсутствии перекрестных иммунологических реакций с макромолекулами, обладающими общими свойствами с антигенами-мишенями. С помощью обсуждавшихся методик получения антител, в конечном счете опирающихся на иммунизацию экспериментальных животных, очень трудно быстро и эффективно решить эту задачу. Как и во многих других случаях на помощь пришли методы генной и белковой инженерии, которые обеспечили значительный прогресс в данном направлении исследований. [c.422]

Системы на основе с-тус-последовательностей. Мышиные моноклональные антитела 9Е10 к белку с-тус широко использу-К)тся в качестве иммунохимического реагента в клеточной биологии и белковой инженерии [165]. Эпитоп, распознаваемый антителами, который представляет собой последовательность из 11 аминокислотных остатков, может быть экспрессирован в составе различных белков и остается распознаваемым антителами. Эта аффинная метка используется в Западном блоттинге, для иммунопреципитации белков, в проточной цитометрии, а также для мониторинга экспрессии генов на уровне трансляции в бактериальных и эукариотических системах, в том числе, и для быстрой очистки рекомбинантных белков, которые могут быть закристаллизованы 166, 167]. Система часто используется для обнаружения рекомбинантных белков, но редко - для их выделения в чистом виде. [c.129]

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]

Клонотеки на основе синтетических последовательностей V-генов. В отличие от клонотек, составленных на основе природных последовательностей, синтетические клонотеки позволяют использовать весь потенциал генной и белковой инженерии при их конструировании и дальнейшем применении. Первые клонотеки такого рода были построены на основе 49 Ун-сегментов генома человека клеток зародышевой линии, которые собирали случайным образом в полные V-гены с помощью ПЦР, что имитировало V-D-J-рекомбинацию, происходящую ш vivo в процессе созревания генов иммуноглобулинов. Это приводило к появлению Ун-генов, кодирующих иммуноглобулины со случайной или частично случайной последовательностью из 4-15 а.о. в DR3-области. Такие Ун-гены объединяли в одну последовательность с одной из семи VL-последовательностей, претерпевших перестройки в природных условиях. В подобных клонотеках удалось обнаружить последовательности, специфичные в отношении многих антигенов, но соответствующие антитела обладали низкой (микромолярной) аффинностью [253-256]. [c.424]

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]

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]

В последние пять лет были получены многие важные результаты в связи с чем неуклонно возрастала вера в то, что проблема укладки белковой молекулы будет решена уже в ближайшем будуш,ем. В настоящем обзоре оказалось невозможным обсудить в полном объеме перспективы указанной проблемы выскажем лишь некоторые соображения на этот счет. Необходимо заметить, что не все исследователи придерживаются одной точки зрения относительно главного направления предстоящих исследований. Например, Левитт и Шерага считают, что для успешного моделирования пространственной укладки белка весьма полезно использовать экспериментальные сведения о конформационных возможностях объекта. Очень информативны в этом отношении данные ЯМР, из которых легко можно получить многие межатомные расстояния в молекулах белков. В этом случае проблема заключается в том, чтобы обойтись минимумом экспериментальных сведений для достижения результата. Ясно также, что с развитием теории таких сведений будет требоваться все меньше и меньше. Во-вторых, в лаборатории автора было показано, что метод предсказания третичной структуры полностью применим к минибелкам , т. е. биологическим пептидам, содержащим до десяти аминокислотных остатков. Качество предсказания для белков длиной 100—200 остатков должно находиться в соответствии с назначением результата. Например, было показано, что достаточно приближенные расчеты вполне применимы для целей конструирования искусственных пептидных вакцин, которые после присоединения к молекуле-носителю приобретают имму-ногенные свойства и начинают производить антитела против изучаемого пептида. Можно надеяться также, что предварительное моделирование пространственной структуры задолго до получения исчерпывающих кристаллографических данных об объектах окажется полезным в биотехнологических исследованиях. Поэтому появление все большего числа работ, по-священных белкам с неизвестной третичной структурой, представляет гораздо больший интерес по сравнению с академическими, методическими работами, касающимися бе лков с уже имеющимися подробными данными о конформации. Фармакологов, нейрохимиков, иммунологов и генных инженеров как раз весьма мало интересуют расчеты белков с хорошо известной из эксперимента пространственной структурой для этих групп ученых крайне важны предсказательные расчеты белков, которые ими изучаются. [c.599]

Биологические технологии позюлили совершить прорыв в сферу иммунной диагностики. Современная иммунная диагностика (например, иммунофлуоресцентный анализ и др.) характеризуется простотой, высокой специфичностью и универсальностью. Отдельные диагностикумы позволяют прогнозировать развитие патологий задолго до субъективных проявлений. Моноклональные антитела, полученные путем генной инженерии, позволяют диагностировать беременность, выявлять предрасположенность к диабету, раку, ревматоидному артриту, идентифицировать наследственные заболевания (сопроюждаюпщеся потерей определенных ферментов или других белковых компонентов). [c.181]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология