第八章 抗体酶 核酶 极端酶

1. 第八章 抗体酶 核酶 极端酶

2. 第一节 抗体酶（Abzyme) • 一、抗体酶的理论基础 • 抗体蛋白的特性： • 抗体（antibody）： • 抗原（antigen）： • 半抗原（hapten）：

4. IgG的三级结构

5. IgG与抗原形成 的交联晶格

6. 抗体与酶的异同： 相同点：都是蛋白质，都有特异性。 不同点： 1）抗体无催化活力，酶有催化活力。 2）本质差别：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。 3）酶的活性和合成受到代谢调节，种类有限。 抗体只有在抗原存在时才产生，种类无限。

7. 2.酶与底物形成过渡态理论 酶的催化在于能结合底物产生过渡态，降低能障（反应的活化能）。 以过渡态类似物作为半抗原，诱导与其互补构象的抗体，使其具有催化活性，可观察到抗体催化相应底物发生化学反应。

8. 二、抗体酶的定义 抗体酶又称催化抗体（catalytic antibody），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，本质上是一类具有催化活力的免疫球蛋白，在其可变区赋予了酶的属性。

9. 三、抗体酶的制备 1. 诱导法 用设计好的半抗原，通过与载体蛋白（如牛血清白蛋白）偶联制成抗原。然后对动物进行免疫，取免疫动物的脾细胞与骨髓瘤细胞杂交，杂交细胞则分泌单克隆抗体，经筛选和纯化，得抗体酶。

11. 2. 拷贝法 用酶作为抗原免疫动物得到抗酶的抗体，再将此抗体免疫动物并进行单克隆化，获得单克隆的抗抗体。对抗抗体进行筛选，获得具有原来酶活性的抗体酶。

13. 四、抗体酶的应用 1.戒毒: 用可卡因水解的过渡态类似物-磷酸单酯为半抗原，产生的单克隆抗体能催化可卡因的分解，水解后的可卡因片断失去可卡因刺激功能。

14. 2.肿瘤治疗 抗体介导前药治疗技术:将能水解前药释放出肿瘤细胞毒剂的酶和肿瘤专一性抗体相偶联，则酶通过和肿瘤结合的抗体存在于细胞的表面。静脉给药后，当药物扩散至肿瘤细胞的表面或附近，抗体酶将前药迅速水解释放出抗肿瘤药物。

15. 第二节 核 酶（Ribozyme) • 一、核酶的概念 • 二、核酶的种类 • 三、核酶的应用 • 四、核酶面临的问题 • 五、影响核酶活性的因素

16. 蛋白质类：天然酶enzyme 极端酶 extremozyme 抗体酶 abzyme 生物工程酶 生物催化剂 （Biocatalyst） 核酸类: 其它：模拟酶 一、核酶的概念 具有生物催化功能的RNA。 Ribozyme Deoxyribozyme 克隆酶 遗传修饰酶 蛋白质工程新酶 、

17. 二、核酶的分类 I型内含子 剪接型核酶 II型内含子 锤头核酶 剪切型核酶 发夹核酶 自体催化 丁型肝炎病毒（HDV)核酶 RNaseP 异体催化

18. 1.剪接型核酶 剪接型核酶的作用机制是通过既剪又接的方式除去内含子（Intron)。

19. 1）I类内含子的自我剪接(Self-splicing) • I型IVS是与四膜虫26srRNA前体的IVS结构相似的间隔序列，具有环状结构。通过转磷酸酯反应，生成成熟的26srRNA及G-IVS，G-IVS经两次环化生成L-19IVS。催化过程需要鸟苷酸或鸟苷以及镁离子参与。 • 剪接机制 • L-19IVS在体外的多种酶活性

20. 3’ HO-G GMP,GDP,GTP p Ⅰ类内含子的剪接机制 p 5‘ Mg 2+或Mn 2+ P-G 3’ p OH 3‘ HO P-G p 外显子 内含子或居间序列（Intervening sequence,IVS)

22. IVS 四膜虫rRNA前体自我剪接反应 UCUAAA GUAA 5‘ 3‘ Pre-rRNA A A A GUAA UCU 3‘ 5‘ pGOH 5‘GAAA 5‘ UCUoH3’ GUAA 3‘ 5‘ UCUUAA 3‘ rRNA GOH 3’ G-IVS 5’GAAA 19nt L-19IVS

24. 1、转核苷酸作用 2CpCpCpCpC CpCpCpCpCpC +CpCpCpC 2、水解作用 CpCpCpCpC CpCpCpC + pC 3、转磷酸作用 CpCpCpCpCpCp+UpCpU CpCpCpCpCpC + UpCpUp 4、去磷酸作用 CpCpCpCpCp CpCpCpCpC +Pi 5、限制性内切酶作用 CpUpCpUpN +G CpUpCpU +GpN

25. 2）Ⅱ类内含子的自我剪接 • Ⅱ型IVS是与细胞核mRNA前体的IVS结构相似的间隔序列。通过转磷酸酯反应，生成成熟的RNA及套环状的IVS。催化的剪接反应不需要鸟苷或鸟苷酸参加，但仍需要镁离子(Mg2+)。 • 剪接机制

26. 2‘ HO-A p Ⅱ类内含子的剪接机制 5‘ p 3‘ 套环的形成 Mg 2+ 3’ OH p-A p 外显子连接 p P-A HO 3’

27. 2.剪切型核酶这类RNA进行自身催化的反应是只切不接。1）自体催化剪切型剪切机制2.剪切型核酶这类RNA进行自身催化的反应是只切不接。1）自体催化剪切型剪切机制

28. 剪 切 机 制 转酯化过程： 由靠近切割位点3‘端的2’OH或氧原子对切割位点的磷原子实施亲核攻击，产生5‘-OH 和2’，3‘-环磷酸二酯。 核酶自身剪切反应

29. 锤头型核酶的二级结构 和空间立体结构示意图 • 三个双螺旋区。 • 13个核苷酸残基保守序列。 • 剪切反应在右上方GUX序列的3‘端自动发生。

30. 发夹（hairpin ）结构 • 1989年汉普（Hample）研究烟草环斑病毒（sTRSV）的负链RNA的自我剪切反应，提出发夹结构（hairpin structure）模型。 • 发夹核酶结构模型

31. 发夹二级结构模型 剪切位点 3‘ • 四个螺旋区、三个连接区和两个环。 • 剪切反应发生在底物识别序列GUC的5‘端。 5‘

32. 2) 异体催化剪切型 • 核糖核酸酶P(RNaseP)是内切核酸酶，是核糖核蛋白体复合物，能剪切所有tRNA前体的5‘端，除去多余的序列，形成3’-OH 和 5’-磷酸末端。 • RNaseP由M1RNA和蛋白质亚基组成。

33. 三、核酶的应用 1. 基础理论：生命起源的探索 2. 医药： 1）通过识别特定位点而抑制目标基因的表达，抑制效率高，专一性强。如抗肝炎病毒、抗人类免疫缺陷病毒Ⅰ型（HIV- Ⅰ)、抗肿瘤。 2）免疫原性低，很少引起免疫反应。 3. 植物抗病毒

34. 四、核酶面临的问题 1、核酶催化效率低。 2、核酶本身是RNA，很容易被核酸水解酶 RNase破坏。

35. 五、影响核酶活性的因素 1、pH值对活性的影响： pH7.0- 7.5时核酶活性最高。 2、二价金属阳离子对活性的影响: Mg2+ Mn2+ 3、抗生素对活性的影响：大多数为抑制效应 4、变性剂对活性的影响: 5、温度对活性的影响:

36. 第三节 极端酶（extremozyme） 一、极端微生物和极端酶 1.极端微生物： 又称嗜极菌（extremophiles），是在超常生态环境条件下生存的微生物。

37. 根据所耐受的环境条件不同，分为： 嗜热菌（thermophiles） 超嗜热菌（hyperthermophiles） 嗜冷菌（psychrophiles） 嗜盐菌（halophiles） 嗜酸菌（acidophiles） 嗜碱菌（alkaliphiles） 嗜压菌（barophiles） 抗辐射的微生物

38. 2. 极端酶的制备 1）天然极端酶的筛选和生产 2）蛋白质工程生产极端酶

39. 思考题：

40. Good Luck for the final Exam!Great success in your future career!