Abzymer

Abzymer, katalytiska antikroppar ( engelska  abzyme, antibody enzymes ; från engelska a (nti) b (ody) - antikropp och lat . zym (e) - surdeig, jäst) - monoklonala antikroppar med specifik katalytisk aktivitet. Det finns både naturliga (i mjölk, i blodserumet hos patienter med autoimmuna sjukdomar , hepatit , AIDS ) och artificiella abzymer (till exempel abzymer som hydrolyserar dinitrofenolestrar ). [1] Abzymer katalyserar ett brett spektrum av reaktioner och har aktiviteten av vanliga enzymer: de fungerar som proteaser och nukleaser , utför redoxreaktioner , hydrolys av esterbindningar, etc. Samtidigt kan de katalysera reaktioner vars analoger inte har ännu hittats i vilda djur. Relaterat till detta är attraktionskraften för deras användning inom bioteknik och medicin, inklusive som potentiellt effektiva "katalytiska vacciner" som kan förstöra vissa patogener, bekämpningsmedel, droger och gifter. [2]

Abzymer skapas genom att introducera kofaktorer och katalytiska grupper i befintliga antikroppar, immunisering med analoger av kemiska reaktionsövergångstillstånd, platsriktad mutagenes, baserat på anti-idiotypiska antikroppar och andra tillvägagångssätt. [ett]

Två huvudmekanismer för ursprunget till den katalytiska aktiviteten hos antikroppar visas. Enligt den första mekanismen kan de aktiva platserna för antikroppar efterlikna övergångstillstånden för motsvarande kemiska reaktioner. I en andra mekanism, kallad Jernes anti-idiotypiska nätverk , är de aktiva platserna för antikroppar anti-idiotyper av de aktiva platserna för andra antikroppar (som då är antigener).

Historik

Vid biokemins gryning trodde man att strukturen för det aktiva stället för ett enzym exakt motsvarar strukturen av substratet - det passar till det som en nyckel till ett lås. Men på 1940 -talet visade L. Polling att aktiva centra inte är komplementära till substrat och produkter, utan till vissa mellanliggande strukturer - de så kallade övergångstillstånden av materia, som bildas under reaktionen. Av sin hypotes drog Pauling slutsatsen att om immunsystemet kunde producera antikroppar mot övergångstillstånd, så skulle sådana antikroppar ha egenskaperna hos enzymer. Polling-systemet i sin rena form kan dock inte implementeras tekniskt - övergångsstaterna existerar under en mycket kort tid. Därför föreslog senare W. Jenks att man skulle använda stabila molekyler med liknande struktur för att få antikroppar mot dem. Denna idé fick sin första experimentella bekräftelse 1986, när R. A. Lerner (et al.) och P. G. Schultz (et al.) beskrev antikroppar som hydrolyserar estrar av karboxylsyror [1] . Sådana antikroppar med katalytisk aktivitet kallas abzymer. Upptäckten av abzymer motbevisade föreställningen om antikroppar endast som mycket specifika antigenacceptorer [2] . [3]

De första naturliga abzymerna upptäcktes av den amerikanska gruppen S. Paula i blodet hos patienter med bronkial astma . Kort därefter isolerade forskare från Moskva under ledning av A.G. Gabibov DNA- hydrolyserande antikroppar från blodet hos patienter med systemisk lupus erythematosus . Sedan, i laboratoriet för reparationsenzymer av NIBCh SB RAS , upptäckte G. A. Nevinsky ett antal naturliga antikroppar som kan klyva DNA, RNA , ATP , proteiner och polysackarider . Sådana abzymer finns i blodet hos patienter med systemisk lupus erythematosus, autoimmun tyreoidit , polyartrit , multipel skleros , viral hepatit och AIDS . [3]

Effekter på kroppen

Abzymer spelar en negativ roll vid autoimmuna sjukdomar. Till exempel, immunisering av möss med vasoaktiva intestinala peptidhydrolyserande abzymer provocerar astma hos möss , eftersom förstörelsen av detta proteinhormon leder till andningssvårigheter. [3]

Abzymer från blodet hos patienter med systemisk lupus erythematosus, som hydrolyserar DNA, är cytotoxiska, d.v.s. hämmar celltillväxt. Samma förmåga besitter vissa cytokinproteiner , naturliga regulatorer av tillväxten av många celler (ett av dessa proteiner, tumörnekrosfaktor, är mycket viktigt för att skydda kroppen från cancer). Samtidigt är cytotoxiciteten för abzymer ibland till och med högre än för själva cytokinerna. Till skillnad från konventionella antikroppar kan sådana abzymer på något sätt tränga in i cellkärnan genom alla membran, binda till DNA, klyva det och på så sätt leda cellen till döds. Det finns anledning att tro att uppkomsten av abzymer i de tidiga stadierna av autoimmuna sjukdomar kan stimulera sjukdomens vidare utveckling. [3]

På 1990-talet upptäckte forskare från Novosibirsk ett stort antal abzymer i blodet hos helt friska människor, nämligen gravida kvinnor. Dessutom visade det sig att dessa abzymer kommer in i modersmjölken efter förlossningen. Mjölkabzymer spelar uppenbarligen en positiv roll, vilket består i att förstärka den skyddande effekten av passiv immunitet på grund av hydrolys och modifiering av främmande molekyler av virus, bakterier, livsmedelskomponenter, etc. [3]

Utsikter för behandling av HIV-infektion

En lovande riktning i den praktiska användningen av potentialen hos abzymer med proteolytiska egenskaper, enligt en grupp japanska forskare, skulle kunna vara en modell av HIV-infektion, där antikroppar hittades som har proteolytisk aktivitet mot virala höljesproteiner. Bland dessa proteiner kan ett lovande mål i utvecklingen av ett nytt tillvägagångssätt för behandling av HIV-infektioner vara höljeantigenet gp120, vars specifika klyvning leder till betydande förändringar i tillståndet för antiviral immunitet. [fyra]

Klyvning av gp120 i patientens kropp kommer att göra det möjligt att övervinna den immunologiska härmningen av viruset, störa förpackningen av ytantigenet, exponera dess konstanta epitoper och möjliggöra eliminering av HIV-infektion direkt av patientens immunsystem. [fyra]

Se även

• Antikroppar
• Enzymer

Anteckningar

1. ↑ 1 2 3 V. Z. Tarantul. Explanatory Dictionary of Molecular and Cellular Biotechnology. - 2015. - T. 1.
2. ↑ 1 2 ABZIMS • Stor rysk encyklopedi - elektronisk version . bigenc.ru . Hämtad: 18 augusti 2022. (obestämd)
3. ↑ 1 2 3 4 5 G. A. Nevinsky. Mystiska abzymer // Vetenskap i första hand. - 2006. - 11 november ( vol. 12 , nr 6 ).
4. ↑ 1 2 Suchkov S. V., Alekberova Z. S., Khitrov A. N. et al. Achievements and prospects of clinical abzimology // Medical Immunology. - 2006. - V. 8 , nr 1 .

Litteratur

V. Z. Tarantula. Explanatory Dictionary of Molecular and Cellular Biotechnology. — 2015.

Länkar

Ordböcker och uppslagsverk	Stor ryss Universalis