Экспериментальные подходы к усовершенствованию Каталитических свойств абзимов

Каталитические свойства антител могут быть усовершенствованы с помощью следующих экспериментальных подходов.

- Введение в активный центр абзимов функциональных групп, присутствующих в активных центрах соответствующих ферментов:

Прямые подходы (иммунологические):

1) "bait and switch" (приманить и включить) - иммунизация животных гаптеном - аналогом переходного состояния, несущим

дополнительный заряд. Например, если заряд положительный, возможно образование антител, содержащих в участке связывания отрицательно заряженные группы. При удачном расположении таких групп, например, карбоксильных, в активном центре абзима они могут принимать участие в каталитическом акте, повышая его эффективность.

2) иммунизация животных ферментом, обладающим нужной ката­литической активностью.

Рис. 6. Получение абзимов на базе модели антиидиотипической сети Эрне АГ1 - фермент

АТ1 - идиотипические антитела АТ2 - антиидиотипические антитела

ф

"Доработка " свойств абзимов:

1. Направленная модификация антигенсвязывающего участка абзи- мов на уровне кодирующих их генов путем сайт-направленного мутаге­неза.

2. Селективная химическая модификация активного центра абзимов (введение функциональных групп, молекул кофакторов, ионов метал­лов).

Сочетание самых разных подходов может обеспечить существенное изменение каталитических свойств абзима, приближая их по эффективности катализа к естественному ферменту.

Практическое значение абзимов

Перспективность практического использования каталитических ан­тител прежде всего связана с тем, что они могут быть выработаны для катализа почти всех химических реакций. Эта уникальная особенность выгодно отличает абзимы от других биологических катализаторов. По­тенциальное число таких химических превращений несравненно выше, чем число реакций, имеющих место в живых системах и катализируемых соответствующими ферментами. Абзимы могут найти самое широкое применение:

1. В органическом синтезе: • увеличение специфичности катализа

• разделение энантиомеров

• катализ трудно идущих химических превращений 2. В медицине:

• "улучшение" иммунной системы (антитела, способные не только связывать, но и катализировать разрушение токсинов, бактерий, раковых клеток и т.д.), благодаря введению в организм либо готового абзима, либо безвредного гаптена, обеспечивающего выработку абзимов с нужной каталитической активностью.

РИБОЗИМЫ

В начале 1980-х годов прошлого столетия произошло одно из самых неожиданных открытий в биохимии. Было обнаружено, что у живых ор­ганизмов существуют катализаторы небелковой природы, которые со­стоят только из РНК. Гены эукариот имеют мозаичную структуру с чере­дующимися последовательностями экзонов и интронов. В ходе созрева­ния РНК экзоны должны войти в конечную структуру программируемой РНК, а интроны должны быть удалены. Первоначально предполагалось, что существуют специальные ферменты, катализирующие этот процесс. Однако поиски соответствующих белков успехом не увенчались. Оказа­лось, что РНК сама по себе обладает способностью вырезать интроны и соединять после этого концы двух соседних экзонов. Формально этот процесс не является каталитическим, так как осуществляется всего лишь один раз. Тем не менее в нем можно вычленить все основные черты фер­ментативного катализа. Так, данный процесс происходит с достаточно большой скоростью и характеризуется высокой селективностью. Учиты­вая все это, был введен термин рибозим, то есть фермент, состоящий из молекулы РНК.

Таким образом, рибозим это молекула РНК, содержащая каталитический активный центр. В настоящее время достаточно широко эксплуатируется идея возможного применения рибозимов в качестве терапевтических агентов. Предполагается, что рибозимы могли бы инактивировать молекулы РНК, ассоциированные с различными заболеваниями. Успех подобной терапии зависит от специфичности рибозимов, которые должны избирательно вычленять молекулы РНК- мишени из огромной популяции РНК, присутствующей в клетках.