現(xiàn)代酶工程7抗體酶或催化抗體

1、第七章 抗體酶或催化抗體,抗體酶：20世紀(jì)80年代以來出現(xiàn)的一種具有催化活性的蛋白質(zhì)，是利用生物學(xué)和化學(xué)的成果在分子水平上交叉滲透研究的產(chǎn)物；其本質(zhì)上是免疫球蛋白，只是在其易變區(qū)被賦予了酶的屬性，因此抗體酶又稱為催化抗體（Catalytic Antibody)。,Pauling過渡態(tài)理論和預(yù)言,抗體若能與化學(xué)反應(yīng)的過渡態(tài)結(jié)合，則這樣的抗體必具有催化性能的觀點,抗體一旦能與過渡態(tài)結(jié)合，它就具有酶在溫和條件下高效、轉(zhuǎn)移地催化化

2、學(xué)反應(yīng)的性質(zhì)，依此類推，抗體若能與過渡態(tài)相似物結(jié)合，則它也會與化學(xué)反應(yīng)過程中的過渡態(tài)結(jié)合，這樣的抗體亦具有催化性能,,Jencks于1969年提出,,意義,Pauling和Jencks的理論,,催化抗體,難,,單克隆技術(shù),,1986年，Lerner和Schultz分別成功,催化抗體的實現(xiàn),——Lerner(1984)提出：若以過渡態(tài)類似物為半抗原，則其誘發(fā)產(chǎn)生的抗體應(yīng)該與該類似物具有互補構(gòu)象；這種抗體與底物結(jié)合后，就能夠誘導(dǎo)底物

3、進入過渡態(tài)結(jié)構(gòu)，從而引起催化作用。 ——1986年Lerner研究組在《Science》上發(fā)表了抗　　體酶研究的實驗結(jié)果，標(biāo)志著抗體酶的研究進入　　了一個新階段。,催化抗體自1986年誕生之日起，就一直是科學(xué)界高度關(guān)注的對象，催化抗體的研究是當(dāng)今科學(xué)前沿的多學(xué)科交匯點之一 研究的范圍不斷拓寬，研究成果層出不窮，采用的技術(shù)日益先進 突破了傳統(tǒng)的膠束、大分子、配位化合物等模擬酶研究的框框，開創(chuàng)了催化

4、劑研究和制備的嶄新領(lǐng)域 在催化化學(xué)、反應(yīng)動力學(xué)、醫(yī)學(xué)、制藥學(xué)等諸多領(lǐng)域的無可限量的應(yīng)用前景,催化抗體的定義,抗體酶或催化抗體,通過一系列化學(xué)與生物技術(shù)方法制備出的具有催化活性的抗體,,該抗體除了具有相應(yīng)免疫學(xué)性質(zhì)外，還具有類似于酶能催化某些反應(yīng)的特性,催化抗體與酶的共同點,催化抗體與酶的共同點,抗體與酶都是蛋白質(zhì)分子,酶與底物的結(jié)合及抗體與抗原的結(jié)合都是高度專一性,,,能高選擇性地與靶分子結(jié)合,催化抗體

5、與酶的不同點,催化抗體與酶的不同點,酶與高能態(tài)的過渡態(tài)分子相結(jié)合,抗體則與抗原（基態(tài)分子）相結(jié)合,,,大大降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，高選擇性、高效率地催化化學(xué)反應(yīng)，使之能在溫和條件下得以實現(xiàn),抗體特異性地結(jié)合抗原并幫助巨噬細胞攝入且摧毀抗原,半抗原與催化性抗體,半抗原：是一類小分子化合物，本身不能誘導(dǎo)免疫應(yīng)答，只有當(dāng)共價結(jié)合到具有免疫性的蛋白質(zhì)后，注射動物才能誘導(dǎo)出與半抗原特異性結(jié)合的抗體。如果半抗原是酶的過度態(tài)結(jié)構(gòu)類似物，則有可能

6、獲得具有催化活性的抗體，也就是抗體酶。實 例：以一羧基酯和酰胺的水解為例，根據(jù)反應(yīng)機理，其過渡態(tài)應(yīng)該為一個四面體結(jié)構(gòu)，以具有四面體結(jié)構(gòu)的高能中間類似物作為半抗原，均能獲得預(yù)期的抗體酶；該抗體酶與過渡態(tài)類似物具有完全互補的立體結(jié)構(gòu)。,,半抗原設(shè)計中應(yīng)考慮的問題：產(chǎn)生的抗體是否具有預(yù)期的催化活性；能否刺激機體產(chǎn)生免疫應(yīng)答。半抗原結(jié)構(gòu)與催化抗體之間的關(guān)系：半抗原結(jié)構(gòu)中應(yīng)含有芳香結(jié)構(gòu)：含芳香結(jié)構(gòu)的半抗原具有較強的免疫原性；催化抗體與

7、半抗原的親和力：一般認(rèn)為結(jié)合常數(shù)Ki應(yīng)小于10-6mol/L，容易獲得高效催化抗體；誘導(dǎo)羧酸酯、酰胺水解的催化抗體，可以利用具有四面體結(jié)構(gòu)的過渡態(tài)類似物作為半抗原；半抗原的設(shè)計應(yīng)考慮催化反應(yīng)的環(huán)境與反應(yīng)機制。,自從抗體酶制備成功以來，迄今已成功地開發(fā)出天然酶所催化的六種酶促反應(yīng)和數(shù)十種類型的常規(guī)反應(yīng)的抗體酶?！ァⅣ人岷王０锋I的水解反應(yīng)、酰胺形成、光誘導(dǎo)裂解和聚合、酯交換、內(nèi)酯化、Claisen重排反應(yīng)、金屬螯合、環(huán)氧化反

8、應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)上不利的環(huán)化反應(yīng)、肽鍵形成反應(yīng)、脫羧反應(yīng)、過氧化反應(yīng)、周環(huán)反應(yīng)等。,抗體酶催化的反應(yīng)專一性相當(dāng)于或超過酶反應(yīng)的專一性，催化速度有的可達到酶催化的水平?！话銇碚f，抗體酶催化反應(yīng)的速度比非催化反應(yīng)快102~106倍，仍比天然酶催化反應(yīng)速度慢102~104倍。因此，開發(fā)制備高活力抗體酶的方法仍是世界各國科學(xué)家的奮斗目標(biāo)。,抗體酶的發(fā)現(xiàn)不僅提供了研究生物催化過程的新途徑，而且能為生物學(xué)、化學(xué)和醫(yī)學(xué)提供具有高度特異

9、性的人工生物催化劑，并可以根據(jù)需要使人們獲得具有某些不能被酶催化或較難催化的化學(xué)反應(yīng)催化劑。,抗體酶的出現(xiàn)，意味著有可能出現(xiàn)簡單有效的方法，從而人們可憑主觀愿望來設(shè)計蛋白質(zhì)?！@一發(fā)現(xiàn)是利用生物學(xué)與化學(xué)成果在分子水平上交叉滲透研究的產(chǎn)物。由于抗體酶對于多學(xué)科展示了較高的理論和實用價值，已引起科學(xué)界廣泛的關(guān)注。,抗體,抗體是由B細胞受抗原刺激后所分泌的蛋白質(zhì),抗體分子：由四條肽鏈所組成，兩條重鏈（H鏈）兩條輕鏈（L鏈）,結(jié) 合 區(qū)：

10、 抗體分子上有兩個抗原結(jié)合區(qū)可變區(qū)（V區(qū)）穩(wěn)定區(qū)（C區(qū)）,抗體的結(jié)構(gòu),單克隆抗體,單克隆抗體(monoclonal antibody，簡稱McAb)將能夠產(chǎn)生抗體的B淋巴細胞和具有無限增殖力的骨髓瘤細胞融合在一起，形成雜交瘤細胞。雜交瘤細胞既能在體外快速生長，又能持續(xù)分泌成分單一的特異性抗體。這種單一類型的只針對某一特定抗原決定簇的抗體分子，就是單克隆抗體,單克隆抗體的制備過程,細胞融合：淋巴細胞雜交瘤的制備,,動物免疫

11、與親本細胞的選擇,,雜交瘤細胞的篩選：有限稀釋法等,,單克隆抗體的純化,,催化抗體的例子,Haynes等在3.0Å水平上測定了具有分支酸變位酶活力的抗體酶1F7與其過渡態(tài)類似物的復(fù)合物的三維結(jié)構(gòu)?！w結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)表明，過渡態(tài)類似物是結(jié)合在可變區(qū)6個CDR (Complem-entarity determinative region, 互補決定域 )的頂端，主要是和重鏈結(jié)合，有7個殘基與其結(jié)合，而輕鏈只有1個殘基與之結(jié)合。這

12、同其他的抗體是一致的。,抗體與半抗原的識別包括了疏水、靜電和氫鍵等的相互作用。半抗原在抗體結(jié)合部位中的取向是由它的2個羧基的特異相互作用決定的。C10羧基與Tyr-L94的酚基形成氫鍵而固定；而C11羧基則是半抗原被包埋得較多的部分。它可能與水分子形成氫鍵，這個水分子再同ASP-H97主鏈羧基氧形成氫鍵。,過渡態(tài)類似物同1F7(A)和分支酸變位酶(B) 之間的有關(guān)側(cè)鏈的相互作用示意圖,Arg-95H側(cè)鏈處于C-11羧基的上面，這個位置也

13、使它靠近過渡態(tài)類似物的醚氧基，以提供靜電互補，同時該殘基還部分地保護了配體同溶劑的接觸。因為已有分枝酸變位酶與上述同一過渡態(tài)類似物的復(fù)合物的2.2 Å晶體結(jié)構(gòu)，因而有可能對酶復(fù)合物與抗體酶復(fù)合物進行結(jié)構(gòu)比較。,結(jié)果表明，二者的催化機理完全類似，但抗體酶的活性部位是在相鄰兩個亞基的界面上，從而與所結(jié)合的過渡態(tài)類似物形成了廣泛的疏水鍵、離子鍵和極性鍵。,過渡態(tài)類似物與酶結(jié)合的解離常數(shù)Ki為3μmol，比1F7(Ki=0.6μmol

14、)大約高5倍，說明酶與過渡態(tài)類似物之間的匹配更為精確，其間有更多的靜電相互作用，包括2個精氨酸的正電荷和一個谷氨酸的負(fù)電荷，這可能就是抗體酶活力比相應(yīng)天然酶活力低104倍的原因。,Zhou等由N-酰基氨基酸苯酯的過渡態(tài)類似物誘導(dǎo)產(chǎn)生抗體17E8，能催化甲酰甲硫氨酸（或正亮氨酸）苯酯水解生成甲酰甲硫氨酸或甲酰正亮氨酸,抗體酶17E8催化氨基酸酯的反應(yīng),他們在2.5 Å水平上測定了17E8與其半抗原的三維空間結(jié)構(gòu)。17E8 Fab

15、的總結(jié)構(gòu)與其它抗體很類似。半抗原4結(jié)合在輕鏈和重鏈CDR3之間的裂縫中，其羧基位于裂縫入口處，并被5個Tyr所包圍。半抗原和抗體之間有14個氨基酸發(fā)生相互作用，包含6個氫鍵和范德華鍵。,結(jié)構(gòu)和動力學(xué)數(shù)據(jù)都說明抗體酶的水解機理與絲氨酸蛋白酶極為相似。抗體酶結(jié)合部位含有一個Ser-His二體結(jié)構(gòu)，靠近結(jié)合抗原的磷原子，這與絲氨酸蛋白水解酶的電荷中繼系統(tǒng)Ser-His-ASP成分中的二個相似。,抗體結(jié)合部位中還含有Lys殘基，用于穩(wěn)定負(fù)氧離子

16、形成和識別底物的疏水口袋?！呋贵w-半抗原復(fù)合物的高分辨結(jié)構(gòu)證明，抗體能夠把經(jīng)過天然酶進化而出現(xiàn)的活性部位結(jié)構(gòu)會聚到一起。,Schultz小組制備了水解甲基對硝基苯基碳酸酯的抗體48G7與其半抗原p-硝基苯基-4-羧丁基磷酸酯的復(fù)合物的晶體，并對其進行了X-射線衍射分析，發(fā)現(xiàn)抗體結(jié)合部位的共有模塊含有堿性殘基，它能與磷酸氧發(fā)生靜電相互作用產(chǎn)生所謂氧陰離子洞(Oxyanion hole)。,穩(wěn)定半抗原是通過下列因素實現(xiàn)的：帶正電的

17、Arg-L96與帶負(fù)電的磷氧基靠近，形成靜電吸引；由His-H35，Tyr-H33和Tyr-L94與磷氧基的氧形成的氫鍵。,抗體酶48G7(右側(cè))與它的磷酸酯半抗原(左側(cè))相互作用示意圖,Charbonnier等對未配位的催化Fab (結(jié)合抗原的抗體片斷) D2.3，它與底物類似物的復(fù)合物以及它與磷酸酯半抗原的復(fù)合物的X-射線晶體結(jié)構(gòu)進行了比較，結(jié)果完全闡明了催化機理，發(fā)現(xiàn)漏斗形的溝槽使水很容易擴散至深埋抗體中的反應(yīng)中心。反應(yīng)中心在堿

18、性pH下通過優(yōu)先穩(wěn)定帶負(fù)電的氧陰離子中間體而起作用，中間體是由羥基化物進攻p-硝基苯基酯底物產(chǎn)生的。,Lerner小組用定點突變技術(shù)將金屬離子引入抗熒光素抗體的結(jié)合部位。半抗原-抗體的晶體結(jié)構(gòu)顯示，輕鏈互補決定區(qū)中的3個殘基在相對幾何學(xué)上類似于碳酸酐酶中鋅結(jié)合部位上的3個組氨酸殘基，因此，用組氨酸取代抗體殘基Arg34L、Ser89L和Ser91L。為避免對金屬結(jié)合部位的可能的空間障礙，用亮氨酸取代Tyr36L。經(jīng)過這樣改造后的抗體不僅

19、仍能結(jié)合熒光素，而且還能結(jié)合Cu(ll)、Zn(ll)和Cd(ll)。這種將金屬結(jié)合部位引入抗體的能力十分重要，因為金屬離子可催化各種類型的反應(yīng)。,定點突變法作為蛋白質(zhì)工程的基本手段之一可精確改變蛋白質(zhì)肽鏈上的任一氨基酸殘基，因此，可用來闡明某一氨基酸殘基在抗體結(jié)合和催化中的作用。,從鼠骨髓瘤細胞產(chǎn)生的一系列能和磷酸膽堿結(jié)合的抗體已被廣泛研究過，有的還做過X-射線衍射結(jié)構(gòu)分析，發(fā)現(xiàn)重鏈上的兩個氨基酸殘基Arg-52H及Tyr-33H在所

20、有的能結(jié)合磷酸膽堿的抗體中都存在，所以認(rèn)為這兩個殘基對抗體的結(jié)合及催化作用起關(guān)鍵作用。,Jackson等在研究能結(jié)合磷酸膽堿的抗體S107時，對Tyr-33H和Arg-52H都做了突變，分別獲得4個Tyr-33突變體和3個Arg-52突變體。,一般來說，Tyr-33 的突變體催化活力沒有變化；而Arg-52的突變體由于喪失了帶正電側(cè)鏈，催化活力顯著降低。這說明，靜電相互作用對S107的催化作用至關(guān)重要，也說明將有催化作用的殘基引入到抗體

21、中，可以增加抗體酶的催化活性。,有意思的是Tyr-33H的突變體(Y33H)可使抗體活性提高50倍(kcat =5.7min-1， Km=1.6mM)，引入的組氨酸可能起廣義的酸堿催化作用。,用烷基磷酰胺(phosphonamidate)半抗原誘導(dǎo)產(chǎn)生的單抗NPN43C9是動力學(xué)和催化機制研究的最多的抗體酶之一，很適合作為突變的模型用于研究抗體酶結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。,Roberts等為了檢測NPN43C9的催化機理，用抗體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(AS

22、D)構(gòu)建了該抗體可變區(qū)的三維模型。,該模型顯示ArgL96的胍基處于抗原結(jié)合部位的底部，并與抗原的磷酰胺基（該基團模擬四面體過渡態(tài)的負(fù)電荷）形成鹽橋。因此該模型預(yù)計ArgL96與抗體的結(jié)合與催化功能相關(guān)。計算機模擬和實驗結(jié)果都證實，催化抗體NPN43C9的催化機理是穩(wěn)定催化作用中的高能過渡態(tài)。,催化抗體制備方法,催化抗體制備方法,拷貝法,單克隆技術(shù),天然來源分離法,基因工程,蛋白質(zhì)工程,化學(xué)修飾,,,新的方法和技術(shù)不斷出現(xiàn),穩(wěn)定過渡態(tài)

23、法,1 穩(wěn)定過渡態(tài)法,1986年發(fā)表的兩篇在抗體酶的實踐上有重要突破的工作，標(biāo)志著抗體酶的研究進入一個嶄新的階段。起初的設(shè)計思想是以Pauling的穩(wěn)定過渡態(tài)理論為指導(dǎo)，即利用反應(yīng)的過渡態(tài)類似物作為半抗原產(chǎn)生抗體酶的。,隨著抗體酶研究的深入，人們利用了酶催化業(yè)已確立的催化機理：——① 穩(wěn)定過渡態(tài); ——② 酸堿催化；——③ 親電和親核催化；——④ 鄰近效應(yīng) 使抗體酶的制備方法不斷擴展，目前已開發(fā)出數(shù)種產(chǎn)生抗體酶的

24、方法。,迄今，大多數(shù)抗體酶是通過理論設(shè)計合適的與反應(yīng)過渡態(tài)類似的小分子作為半抗原，然后讓動物免疫系統(tǒng)產(chǎn)生針對半抗原的抗體來獲得的。,由于以反應(yīng)的過渡態(tài)類似物為半抗原誘導(dǎo)的抗體在幾何形狀和電學(xué)性質(zhì)上與反應(yīng)過渡態(tài)互補，因而穩(wěn)定了過渡態(tài)，從而加速反應(yīng)。,在這方面最早設(shè)計出的催化抗體是?；D(zhuǎn)移反應(yīng)，尤其象酯水解反應(yīng)這樣的具有較低活化能的反應(yīng)。,Lerner小組根據(jù)金屬肽酶的研究成果，以磷酸酯中的磷酸酯為碳酸酯的過渡態(tài)類似物，合成了一個含有吡啶甲

25、酸的磷酸酯化合物作為半抗原，得到一株單克隆抗體6D4，用來催化不含吡啶甲酸的相應(yīng)的碳酸酯的水解反應(yīng)，使反應(yīng)加速近1000倍。,Schultz小組認(rèn)為對硝基苯磷酰膽堿是相應(yīng)羧酸二酯水解反應(yīng)的過渡態(tài)類似物。用此類似物作半抗原誘導(dǎo)產(chǎn)生單克隆抗體，經(jīng)過篩選，找到一株MOPC167，它使該水解反應(yīng)速度加快12000倍?！芯康慕Y(jié)果表明，這些抗體酶具有酶的一般特性，其催化動力學(xué)行為滿足米氏方程，并具有底物特異性及pH依賴性等酶反應(yīng)的特征。,Sh

26、ultz小組利用與底物扭曲構(gòu)象相似的扭曲卟啉作半抗原，制備的抗體可催化卟啉金屬螯合反應(yīng)。,亞鐵螯合酶是血紅素生物合成途徑中的末端酶，可催化亞鐵離子插入原卟啉的生物合成。N-甲基原卟啉由于內(nèi)部甲基取代而呈扭曲結(jié)構(gòu)，它是此酶的有力抑制劑，也與酶催化的卟啉金屬螯合反應(yīng)的過渡態(tài)類似。由于甲基卟啉的抗體可催化平面結(jié)構(gòu)原卟啉的金屬螯合，這就為該反應(yīng)過渡態(tài)扭曲結(jié)構(gòu)的作用提供了證據(jù)。——此工作不僅說明抗體結(jié)合能可扭曲底物結(jié)構(gòu)，而且表明可用抗體檢驗催化

27、作用機理。,Napper等人用一個環(huán)化的磷酸酯作為過渡態(tài)類似物去免疫動物，得到了單克隆抗體24B11，發(fā)現(xiàn)該抗體可催化外消旋的羥基羧酸酯分子內(nèi)環(huán)化形成內(nèi)酯反應(yīng)，加速反應(yīng)167倍，而且首次觀察到抗體酶催化反應(yīng)的專一性。反應(yīng)產(chǎn)物中一種對映體的含量比另一種高出94% 。,Pollack等人的研究也證明，抗體酶可以立體專一性地催化非活化酯的水解，產(chǎn)物中一種對映體的含量比另一種高100倍。這個結(jié)果的重要意義在于，目前還沒有一種化學(xué)方法可以產(chǎn)生立體

28、專一性酯解催化劑。這類抗體可用于含有酸或醇功能基的合成中間物的手性拆分，有重要的商業(yè)價值。,2、抗體與半抗原互補法,抗體與其配體的相互作用是相當(dāng)精確的，抗體常含有與配體功能互補的特殊功能基。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，帶正電的配體常能誘導(dǎo)出結(jié)合部位帶負(fù)電殘基的抗體，反之亦然。,抗體與半抗原之間的電荷互補對抗體所具有的高親和力以及選擇性識別能力起著關(guān)鍵作用。,在開發(fā)誘導(dǎo)抗體酶產(chǎn)生的各種方法時，一個重要的目標(biāo)是發(fā)展一個通用的規(guī)則，使產(chǎn)生的抗體結(jié)合部位的催化基

29、團和半抗原的結(jié)合直接相關(guān)。,Shokat等人利用抗體與半抗原之間的電荷互補性，制備了針對帶正電半抗原的抗體，結(jié)果在抗體結(jié)合部位上產(chǎn)生帶負(fù)電的羧基，可作為一般堿基催化β-消除反應(yīng)。,他們采用合成的季胺化合物H1作半抗原，獲得的6株抗體，其中有4株具有催化活性，β-氟酮底物的半抗原，含有一個帶正電的烷基氨離子，其中一個抗體43D4-3D3可加速反應(yīng)105倍。,利用抗體-半抗原互補性是產(chǎn)生抗體酶的一般方法，可適合各類不同的反應(yīng)，如縮合、異構(gòu)化

30、和水解反應(yīng)等。,如果通過半抗原的最優(yōu)化設(shè)計使帶正電荷的半抗原正確地模仿過渡態(tài)的幾何結(jié)構(gòu)及所有的反應(yīng)鍵，而且半抗原和產(chǎn)物及底物之間都沒有相似之處，那就有可能產(chǎn)生高活力抗體酶，甚至達到天然酶的活力水平。,抗體催化的下一個目標(biāo)是在抗原結(jié)合部位誘導(dǎo)出兩個催化基團(兩個酸、一酸一堿或兩個堿)，進一步增加反應(yīng)速度。,3 拷貝法,用已知的酶作為抗原對動物進行第一次免疫,獲得抗酶抗體;再用抗酶抗體作為抗原進行第二次免疫獲得抗抗體,抗抗體實際上就是具有原

31、來酶活性的抗體酶。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,酶,第一次免疫,抗酶抗體,第二次免疫,抗體酶,拷貝法制備抗體酶,,,,,4 誘導(dǎo)法：用設(shè)計好的抗原按照一定的單克隆程序，獲得具有催化活性的抗體。,,,,a,a,,,,,,,,,,,,,過渡態(tài)類似物,載體蛋白,抗體酶,誘導(dǎo)法制備抗體酶,,,,催化抗體的單克隆技術(shù)制備法（誘導(dǎo)法）,5 引入法：是借助于基因工程和蛋白質(zhì)工程技術(shù)，將催化基團

32、引入到已有底物結(jié)合能力的抗體上的抗原結(jié)合部位，如用寡核苷酸定點誘變技術(shù)，將特定的氨基酸殘基引入到抗體的抗原結(jié)合位點，使其具有催化能力；也可以采用選擇性化學(xué)修飾法，將人工合成的或天然存在的催化基團引入到抗體的抗原結(jié)合部位，使其具有催化活性。,6 催化抗體的化學(xué)修飾制備法,,時至今日，已有數(shù)百種催化抗體問世,四、抗體酶的應(yīng)用,對于任何分子，幾乎都可通過免疫系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)的抗體，而且專一性很強?？贵w的這種多樣性標(biāo)志著抗體酶的應(yīng)用潛力是巨大的。,

33、抗體酶制備技術(shù)的開發(fā)預(yù)示著可以人為生產(chǎn)適應(yīng)各種用途的，特別是自然界不存在的高效生物催化劑，展現(xiàn)出在生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、化學(xué)和生物工程上會有廣泛的和令人鼓舞的應(yīng)用前景。,1、抗體酶在有機合成中的應(yīng)用,各類精細化工產(chǎn)品和合成材料的工業(yè)生產(chǎn)需要具有精確底物專一性和立體專一性的催化劑，而這正是催化抗體的突出特點。特別是那些天然酶不能催化的反應(yīng)，可通過設(shè)計定作抗體酶來彌補天然酶的不足。,應(yīng)用：—抗體酶能催化立體專一性的反應(yīng)；—能區(qū)分動力學(xué)上的外消

34、旋混合物；—能催化內(nèi)消旋底物合成相同手性(homochiral)的產(chǎn)物。,近年來，抗體催化的不同類型的反應(yīng)越來越多。已經(jīng)證明，抗體酶可以反相膠團和固定化的形式在有機溶劑中起作用，這為抗體酶的商業(yè)應(yīng)用開辟了前景。完全有理由相信，抗體酶會在有機合成中發(fā)揮越來越大的作用。具有酯解活力的抗體酶已經(jīng)用于生物傳感器的制造上。,2. 用于闡明化學(xué)反應(yīng)機制,N-甲基原卟啉由于內(nèi)部甲基取代而呈扭曲結(jié)構(gòu)，但由它作為半抗原誘導(dǎo)產(chǎn)生的抗體可催化原卟啉的金屬

35、螯合反應(yīng)，這就證明了亞鐵螯合酶催化亞鐵離子插入原卟啉的反應(yīng)過渡態(tài)是一個原卟啉的扭曲結(jié)構(gòu)，平面結(jié)構(gòu)的原卟啉經(jīng)扭曲后，才能螯合金屬離子。,3． 抗體酶在醫(yī)療上的應(yīng)用,抗體酶既能標(biāo)記抗原靶目標(biāo)，又能執(zhí)行一定的催化功能。這兩種性質(zhì)的結(jié)合使抗體酶在體內(nèi)的應(yīng)用實際上是沒有限制的。例如，可以設(shè)計抗體酶殺死特殊的病原體，也可用抗體酶活化處于靶部位的藥物前體，以降低藥物毒性，增加其在體內(nèi)的穩(wěn)定性。,Landry等用人工抗體酶的被動免疫能提供阻斷可卡因上癮