Abzymes

Abzymy, katalytické protilátky ( anglicky  abzyme, protilátkové enzymy ; z angličtiny a (nti) b (ody) - protilátka a lat . zym (e) - kvas, kvasinky) - monoklonální protilátky se specifickou katalytickou aktivitou. Existují jak přirozené (v mléce, v krevním séru pacientů s autoimunitními chorobami , hepatitidou , AIDS ), tak umělé abzymy (například abzymy, které hydrolyzují estery dinitrofenolu ). [1] Abzymy katalyzují širokou škálu reakcí, majících aktivitu běžných enzymů: působí jakoproteázy a nukleázy , provádějí redoxní reakce, hydrolýzu etherových vazeb atd. Zároveň mohou katalyzovat reakce, jejichž analogy dosud nebyly nalezeny ve volné přírodě. S tím souvisí i atraktivita jejich použití v biotechnologiích a medicíně, včetně potenciálně účinných „katalytických vakcín“ schopných ničit některé patogeny, pesticidy, léky a jedy. [2]

Abzymy se vytvářejí zavedením kofaktorů a katalytických skupin do existujících protilátek, imunizací analogy přechodových stavů chemických reakcí, místně cílenou mutagenezí založenou na antiidiotypických protilátkách a dalšími přístupy. [jeden]

Jsou ukázány dva hlavní mechanismy vzniku katalytické aktivity protilátek. Podle prvního mechanismu mohou aktivní místa protilátek napodobovat přechodové stavy odpovídajících chemických reakcí. Ve druhém mechanismu, nazývaném Jerneova antiidiotypická síť , jsou aktivní místa protilátek antiidiotypy aktivních míst jiných protilátek (které jsou pak antigeny).

Historie

Na úsvitu biochemie se věřilo, že struktura aktivního místa enzymu přesně odpovídá struktuře substrátu – pasuje k němu jako klíč k zámku. L. Polling však ve 40. letech minulého století ukázal, že aktivní centra jsou komplementární nikoli k substrátům a produktům, ale k některým intermediárním strukturám – tzv. přechodovým stavům hmoty, které vznikají při reakci. Pauling ze své hypotézy usoudil, že pokud by imunitní systém dokázal produkovat protilátky proti přechodovým stavům, pak by takové protilátky měly vlastnosti enzymů. Pollingové schéma v čisté podobě však nelze technicky realizovat – přechodové stavy existují velmi krátkou dobu. Proto později W. Jenks navrhl použití stabilních molekul s podobnou strukturou za účelem získání protilátek proti nim. Tato myšlenka získala své první experimentální potvrzení v roce 1986, kdy R. A. Lerner (et al.) a P. G. Schultz (et al.) popsali protilátky, které hydrolyzují estery karboxylových kyselin [1] . Takové protilátky s katalytickou aktivitou se nazývají abzymy. Objev abzymů vyvrátil představu protilátek pouze jako vysoce specifických akceptorů antigenu [2] . [3]

První přírodní abzymy objevila americká skupina S. Paula v krvi pacientů s bronchiálním astmatem . Krátce poté moskevští vědci pod vedením A. G. Gabibova izolovali protilátky hydrolyzující DNA z krve pacientů se systémovým lupus erythematodes . V laboratoři opravných enzymů NIBCh SB RAS pak G. A. Nevinsky objevil řadu přirozených protilátek, které mohou štěpit DNA, RNA , ATP , proteiny a polysacharidy . Takové abzymy se nacházejí v krvi pacientů se systémovým lupus erythematodes, autoimunitní tyreoiditidou , polyartritidou , roztroušenou sklerózou , virovou hepatitidou a AIDS . [3]

Účinky na tělo

Abzymy hrají negativní roli u autoimunitních onemocnění. Například imunizace myší vazoaktivními střevními peptidy hydrolyzujícími abzymy vyvolává astma u myší , protože destrukce tohoto proteinového hormonu vede k potížím s dýcháním. [3]

Abzymy z krve pacientů se systémovým lupus erythematodes, které hydrolyzují DNA, jsou cytotoxické, tj. inhibují buněčný růst. Stejnou schopnost mají některé cytokinové proteiny, přirozené regulátory růstu mnoha buněk (jeden z těchto proteinů, tumor nekrotizující faktor, je velmi důležitý pro ochranu těla před rakovinou). Cytotoxicita abzymů je přitom někdy dokonce vyšší než cytokinů samotných. Na rozdíl od běžných protilátek dokážou takové abzymy nějakým způsobem proniknout do buněčného jádra přes všechny membrány, navázat se na DNA, rozštěpit ji, a tím buňku dovést ke smrti. Existuje důvod se domnívat, že výskyt abzymů v časných stádiích autoimunitních onemocnění může stimulovat další vývoj onemocnění. [3]

V 90. letech 20. století vědci z Novosibirsku objevili velké množství abzymů v krvi naprosto zdravých lidí, jmenovitě těhotných žen. Navíc se ukázalo, že po porodu se tyto abzymy dostávají do mateřského mléka. Pozitivní roli zjevně hrají mléčné abzymy, které spočívají v posílení ochranného efektu pasivní imunity hydrolýzou a modifikací cizorodých molekul virů, bakterií, složek potravy apod. [3]

Vyhlídky na léčbu infekce HIV

Slibným směrem v praktickém využití potenciálu abzymů s proteolytickými vlastnostmi by podle skupiny japonských vědců mohl být model infekce HIV, ve kterém byly nalezeny protilátky, které mají proteolytickou aktivitu proti proteinům virového obalu. Mezi těmito proteiny by mohl být slibným cílem ve vývoji nového přístupu k léčbě HIV infekcí obalový antigen gp120, jehož specifické štěpení vede k významným změnám stavu antivirové imunity. [čtyři]

Štěpení gp120 v těle pacienta umožní překonat imunologické mimikry viru, naruší balení povrchového antigenu, obnaží jeho konstantní epitopy a umožní eliminaci infekce HIV přímo imunitním systémem pacienta. [čtyři]

Viz také

• Protilátky
• Enzymy

Poznámky

1. ↑ 1 2 3 V. Z. Tarantul. Výkladový slovník molekulární a buněčné biotechnologie. - 2015. - T. 1.
2. ↑ 1 2 ABZIMS • Velká ruská encyklopedie - elektronická verze . bigenc.ru _ Staženo: 18. srpna 2022. (neurčitý)
3. ↑ 1 2 3 4 5 G. A. Nevinsky. Tajemné abzymy // Věda z první ruky. - 2006. - 11. listopadu ( roč. 12 , č. 6 ).
4. ↑ 1 2 Suchkov S. V., Alekberova Z. S., Khitrov A. N. et al. Úspěchy a vyhlídky klinické abzimologie // Lékařská imunologie. - 2006. - V. 8 , č. 1 .

Literatura

V. Z. Tarantule. Výkladový slovník molekulární a buněčné biotechnologie. — 2015.

Odkazy

Slovníky a encyklopedie	Velký Rus Universalis