催化抗体及应用

2021年2月19日发(作者：小儿偏食)
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催化抗体及其应用研究进展


催化抗体是人体先天性免疫系统的一部分，在 自身免疫性疾病的患者中更易发现。
催化抗体可以通过免疫诱导产生，也可以通过人工制造获得。最近， 催化抗体在临
床上的应用越来越多了，它可以用来治疗许多目前人类难以治愈的疾病，而且人工
制造的催化抗体在研究，临床医药，疾病诊断等其它方面的应用也越来越多。

催化抗体又称抗 体酶，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，
它又是一类免疫系统产生的且有催化活 性的抗体，能够特异性识别抗原并以非共价
键形式与其结合，然后催化裂解抗原或与抗原发生其他的化学 反应。虽然健康个体
可以天然地产生混杂的催化抗体，但更多的与特异性抗原结合的催化抗体是在自身< br>免疫性疾病患者的免疫球蛋白中。抗体的种类很多，大体上有
108~1011
种，这主
要是因为它们与底物结合的必需基团的不同，所以可以根据催化抗体对它们底物的
高度特异性来 设计或鉴别催化抗体。抗体大部分是由保守区组成的，因此生产特异
性的催化抗体比生产酶要容易些。目 前，人类生产的各种单克隆抗体催化的化学反
应多达一百多种。

催化机理

只有那些具有较强稳定抗原过渡态能力的抗体才具有催化活力。大多数的抗体抗原
反应是建立在 将复杂的基态被转化成过渡态的基础上，尤其是那些远离活性中心的
反应，因此，抗体具有特异性结合抗 原的一个识别位点。

亲核催化

最近，
Paul
在实验室 使用亲电性的磷酸二酯作为探针来探查抗体中所存在的亲核位
点。像天然多肽类底物中的亲电物质一样， 磷酸二酯与活化的亲核物质共价结合。
这种磷酸酯半抗原与所有研究过的抗体都能形成不可逆化学键，包 括单链抗体，亲
核反应性一般是抗体可变区的性质。所以说，亲核位点在抗体中是广泛分布的，而
各种催化抗体的催化蛋白水解活性可被磷酸酯所抑制。

用可发生共价反应的半抗原来诱导产 生缩醛酶或其它催化抗体，这种也属于免疫反
应。共价反应是通过在亲核试剂（赖氨酸）的活性位点与缩 醛供体之间形成一个西
佛碱开始进行的。这种抗体很有应用前途，但是对于催化活性是由于重新形成催化
的位点还是本身所固有的亲核反应性还不太清楚。一些用多肽免疫诱导产生的抗体
可以催化肽键 水解，它们的催化机理是属于亲核机理。

抗过渡态类似物催化抗体

在酯水解或其它水解反应过程中，一些抗体可与产生的氧负离子形成氢键，从而可
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降低反应活化能 ，使得过渡态变得更稳定。像这些催化抗体是通过过渡态类似物诱
导免疫反应产生的。但这些抗体的催化 活性不是很大，限制了这种方法的使用。这
类抗体所表现出的催化机理有亲核催化以及广义的酸碱催化。

天然催化抗体

存在健康人体中的催化抗体

健康人体中 的抗体可以催化多种化学反应
（表
1
）
。
从健康人体中得到的
IgM
和
IgG
都具有一定的亲核活性和催化蛋白水解性质，只有当底物中的亲电物 质带有正电荷
时，抗体的识别位点才能与其互补结构结合，从而发生催化蛋白水解。人体中的那
些催化蛋白水解的抗体具有保护人体的功能。实际上，很多抗体可以催化水的氧化
生成过氧化氢及臭氧， 抗体的催化活性在一定程度上可以追溯到抗体的天然亲核反
应性，并且这种催化活性是通过一个自然的过 程产生的。

表
1
健康人体中存在的催化抗体




免疫球蛋白
类




























活性

免疫球蛋白
IgG












蛋白酶

磷酸酶

脱氧核糖核酸酶

淀粉
酶

水的氧化作用







免疫球蛋白
IgM

















蛋白酶


脱氧核糖核酸酶

免疫球蛋白
IgA













脱氧核糖核酸酶

淀粉酶

磷酸化作
用

与疾病有关的催化抗体
< br>在自身免疫性疾病患者体内，通常会产生一些抗原特异性的催化自身抗体（表
2
）。比如，特异性肠血管活性肽的催化抗体只能在患者中发现即使健康人体内也会产生
与肠血管活性肽结 合的抗体。这种抗体对肠血管活性肽具有高度亲和性，并且其可
变区可与抗原的决定簇可过互变最终达到 互补。给仓鼠服用肠血管活性肽可诱导平
滑肌个体差异性，这与肠血管活性肽可使支气管扩张功能一致。 用肠血管活性肽酶
处理培养的
T
淋巴细胞可以消除内源性肠血管活性肽，并产生一些细 胞因子。据了
解，肠血管活性肽酶在一定程度上可能会导致免疫紊乱。

表
2
与疾病相关的催化抗体



2