第六章酶人工模拟

第六章酶人工模拟第一页，共118页。第一节模拟酶的理论基础和策略一、模拟酶的概念所谓模拟酶就是根据酶的作用原理，模拟酶的活性中心和催化机制，用化学合成方法制成的高效、高选择性、结构比天然酶简单、具有催化活性、稳定性较高的非蛋白质分子的一类新型催化剂，也称酶的合成类似物（syntheticenzyme）。

或者叫酶模型

或者叫人工酶第二页，共118页。二、模拟酶的理论基础

1.模拟酶的酶学基础酶是如何发生效力的？稳定过度态理论设计模拟酶一方面要基于酶的作用机制，另一方面则基于对简化的人工体系中识别、结合和催化的研究。催化基团的定向引入对催化效率的提高至关重要。另外，模拟酶与底物的定向结合能力对形成良好的反应特异性和催化效力是非常重要的。第三页，共118页。2.超分子化学主-客体化学：主体与客体通过配位键或其他次级键形成稳定复合物的化学领域称为“主-客体”化学。超分子化学：超分子的形成源于底物和受体的结合，这种结合基于非共价键相互作用。当受体与络合离子或分子结合成稳定的具有稳定结构和性质的实体，即形成了超分子，兼具分子识别、催化和选择性输出的功能。第四页，共118页。

一个很好的酶模型应满足天然酶催化的基本准则．Stoddort提出六个原则作为衡量标准:(1)底物选择性(2)与底物能迅速结合(3)与产物能迅速分离(4)反应结束后(至少其活性部位)(5)能够再生(6)有较高的转换数其中4~6是必备条件，而1~3最好能满足．第五页，共118页。

模拟酶的底物选择性可以与原酶有所不同，以适应实际反应的需要．对酶功能模拟一般分为三个层次:(1)合成有催化活性的简单络合物。催化效率和专一性都很低，与酶催化机理不同．(2)对酶活性中心的模拟。络合物具有一定催化效率和专一性，催化机理开始接近于酶．(3)整体模拟．包括微环境在内的整个活性部位、作用机理的模拟．近年来，酶功能的模拟多集中在第二层次上．第六页，共118页。

理想的模拟酶至少有一个主体和一个客体组成。主----客体均可以是有机化合物或其离子。客体常常简单一些，可以是金属离子或金属---配体的配离子．主体分子则要精心设计。第七页，共118页。酶高效催化底物进行转化，是因为酶能和底物结合形成活性中间络合物，变分子间效应为分子内效应，通过邻近效应、定向效应，降低反应系统的负嫡；再通过诱导契合将基态底物转变为过渡态底物，同时通过共价催化、酸碱催化等机制，降低了反应活化能，才得以使底物进行转化。

另外，酶的高效、专一，是通过特定的构象将肽链中有关的氨基酸侧链基团组织在一起，形成具有高度选择性，具有降低反应活化能的活性结构，即所谓的活性中心。第八页，共118页。

活性中心:包括决定酶反应专一性的结合基团和直接参与催化的催化基团。

因此在构建模拟酶时，一般都要以高分子化合物、高分子聚合物或络合了金属的高分子聚合物为母体，并在适宜的部位引入相应的疏水基，作成一个能容纳底物、适于和底物结合的口袋（pocket）与网兜（basket），同时在适宜的位置引人担负催化功能的催化基团。第九页，共118页。模拟酶做法:1)利用现有的酶或蛋白质作为母体，在它的基础上再引人相应的催化基团。

例：在木瓜蛋白酶的Cvs一25上共价偶联溴酰黄素衍生物，结果形成产物具有很高的氧化还原活性；例：在肌红蛋白的His-上连接钌(II)氨络合物，结果产物具有很强的氧化活性，其催化效率为钌氨咪唑的200倍，比钌氨和去掉了血红素的肌红蛋白组成的络合物高100倍。所以，这些衍生物也可看作是酶的化学修饰产物。第十页，共118页。第二节模拟酶的分类根据Kirby分类法模拟酶可分为：1.单纯酶模型-即以化学方法通过天然酶活性的模拟来重建和改造酶活性。2.机理酶模型-即通过对酶作用机制诸如识别、结合和过度态稳定化的认识来知道酶模型的设计和合成。3.单纯合成的酶样化合物-即一些化学合成的具有酶样催化活性的简单分子。第十一页，共118页。按照模拟酶的属性分类主－客体酶模型：包括环糊精、冠醚、穴醚、杂环大环化合物和卟啉等胶束酶模型：肽酶抗体酶杂化酶进化酶第十二页，共118页。一、主客体酶模型（一）环糊精酶模型1.水解酶的模拟2.核糖核酸酶的模拟3.转氨酶的模拟4.桥联环糊精仿酶模型（二）合成的主－客体模型第十三页，共118页。1.

环糊精的结构和性质环糊精（cyclodextrin,CYD）组成：由6-12个葡萄糖分子连接形成环状低聚糖化合物。分子结构：

6个葡萄糖连接——α-CYD7个葡萄糖连接——β-CYD8个葡萄糖连接——γ-CYD第十四页，共118页。第十五页，共118页。第十六页，共118页。1.水解酶的模拟由于具有疏水空腔和亲水性表面的环糊精（Cyclodextrin,

CD）对多种客体分子（包括GPX的底物GSH和氢过氧化物）都有包结作用，因此利用CD作为底物结合部位，通过化学法将多种形式的Se引入CD中作为催化基团，得到一系列CD的衍生物：二位双硒桥联β环糊精（2-selenium

bridgedβ-cyclodextrin，2-SeCD）、六位双硒桥联β环糊精（6-selenium

bridgedβ-cyclodextrin，6-SeCD）、硒桥联-6-硒代半胱氨酸-β环糊精（Selenium-bridged-6,

6’-amino-selenocystine-6,

6’-deoxy

-(-cyclodextrin，DisecysCD)、6A，6B-二亚硒酸-6A’，6B’-硒桥联β环糊精（6A,

6B-diselenious

acid-6A‘,

6B’-selenium

bridged

(-cyclodextrin，6-diSeCD)。第十七页，共118页。同以往的小分子模拟物相比，这些CD的衍生物都有较高的GPX活力。同时，由于与硒同族的碲不但具有相似的氧化还原特性，而且碲醇更易分解氢过氧化物，因此我们还将双碲键(-Te-Te-)引入β-CD中充当催化官能团，成功制备了具有GPX活性的碲化环糊精衍生物：二位双碲桥联β环糊精（2-Telenium

bridgedβ-cyclodextrin，2-TeCD）、六位双碲桥联β环糊精（6-Telenium

bridgedβ-cyclodextrin，6-TeCD）。它们的活力都高于相应的2-SeCD和6-SeCD，其中2-TeCD是目前已报道的活力最高的小分子GPX模拟物。第十八页，共118页。第十九页，共118页。2.核糖核酸酶的模拟活性中心有两个组氨酸咪唑基及一个质子化赖氨酸氨基Breslow等人设计合成了两种环糊精A、B催化环状磷酸二酯的水解，Ⅰ在碱性条件下水解同时产生Ⅱ和Ⅲ两种产物，而在A的催化下水解只生成Ⅲ，在B的催化下只生成Ⅱ。环糊精底物复合物的几何形状和催化基团所处的位置对反应的选择性起了决定性的作用。第二十页，共118页。3.转氨酶的模拟磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺是许多转氨酶的辅酶。还需要有特定的结合部位。苯并咪唑基转氨基速度比吡哆胺单独存在时快200倍，而且有良好的选择性。但不具备催化基团。再引入乙二胺使反映速度加速2000倍以上，还为氨基酸的形成创造了极强的手性环境，表现出良好的立体选择性。第二十一页，共118页。含核糖的环糊精酶兼具核酸酶、连接酶、磷酸脂酶和磷酸化酶的活力。相临二羟基起关键作用。第二十二页，共118页。4.桥联环糊精仿酶模型桥联CD及桥基上的功能基构成具有协同包结和多重识别功能的催化活性中心，能更好地模拟酶对底物的识别与催化功能。第二十三页，共118页。CD识别氨基酸和小肽第二十四页，共118页。氧化胡萝卜素的桥联CD酶设计思路合成的桥联CD对底物胡萝卜素的结合远大于产物视黄醛引入能催化双键的金属卟啉作为活性中心第二十五页，共118页。第二十六页，共118页。细胞色素酶的模拟四桥联环糊精模拟P－450酶模型第二十七页，共118页。谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）的模拟利用环糊精的疏水腔作为底物结合位点，硒巯基作为催化基团，制备双硒桥联糊精表现出很高的GPX活力。第二十八页，共118页。（二）合成的主－客体酶模型采用冠醚为主体，带有巯基的仿酶模型可在分子内实行“准双分子反应”以合成多肽。具有结合两个氨基酸的能力。第二十九页，共118页。具有与伯胺盐的络合能力，分子内的巯基降结合的二肽酯巯解。第三十页，共118页。阴离子受体模拟酶和氢键受体模拟酶含氮大环聚胺质子化可作为阴离子受体模拟酶的模型。穴状配体【24】－冠－N6O2利用电性作用力和氢键结合多聚磷酸阴离子。第三十一页，共118页。最出色的合成配体第三十二页，共118页。第三十三页，共118页。第三十四页，共118页。第三十五页，共118页。二、胶束模拟酶1.模拟水解酶的胶束酶模型第三十六页，共118页。2.辅酶的胶束酶模型3.金属胶束酶模型第三十七页，共118页。三、肽酶另外参照酶活性结构合成一些简单的小肽作模拟酶。例：有人合成了一非天然的34肽，它与单链DNA有高亲和性，其二聚体具有核糖核酸酶活力。

更多的模拟酶是以合成高分子聚合物为母体的。例：以相对分子量4～6万的聚乙烯亚胺为母体，再在其骨架氮上引入十二烷基作结合基团，引入咪唑基作催化基团。这个模拟酶和正常的酶一样，能与芳香硫酸酯形成酶-底物络合物，并能催化酯的水解，其速度为游离咪唑基催化速度的1000多倍，比袋鼠肝脏来源的A型芳香硫酸酯酶还要快百倍以上。第三十八页，共118页。

例：以环糊精为母体，用它的疏水腔作为酶活性中心结合区，在模拟胰凝乳蛋白酶时，可在适当位点上引入羟基、羧基和咪唑基，获得的产物具有与天然酶几乎相同的催化活性，但有更高的pH和温度稳定性。

在构建氧化酶的模拟酶时，可采用金属络合物或金属化合物，前者如Fe+++与三乙烯四胺的络合物，它具过氧化氢酶的活性水平，结构比血红素简单。例：模拟细胞色素P450设计的酶，在加入咪唑后，催化烷烃羟化和烯烃环氧化，环氧化率达>90％；如再引入极性“口袋”或“筐柄”结构，使烯烃进行不对称环氧化，具立体专一性，再修饰后可改善其区域选择性和稳定性。第三十九页，共118页。

Menger等将一系列端基为咪唑基、羧基、羟基或氨基的长链化合物溶于水，形成“簇”，每个簇为一多组分物种混合体系，每一个物种含有一个潜在的催化基团，可与相邻的催化基团协同作用。 筛选时发现，它能催化溴化(N,N一二甲基-N-十二烷基)甘氨酸硝基苯酯的快速水解，其中纯的十六烷酸盐形成的胶束最快。更有十六酸盐的胶束还能催化溴化(N,N-二甲基-N-十二烷基)甘氨酰硝基苯胺的水解。这是底物与十六酸盐形成疏水的簇，进而酶样催化快速水解。第四十页，共118页。 该胶束还有一定程度的底物专一性，它不降解溴化4-(N,N-二甲基一N-十二烷基)氨基丁酰硝基苯胺。与抗体酶类比，其水解效率更快，反应条件更温和，更方便易得。

值得指出的是，它类似于生物进化，从大量易得的体系中筛选最好的，而不是去合成复杂的精心设计的体系，且取得了非凡的效果.第四十一页，共118页。 肽酶就是模拟天然酶活性部位而人工合成的具有催化活性的肽。 Johnsson等为克服苯丙氨酸工业合成的关键步骤草酰乙酸（2-氧丁酸)脱羧反应中所用酶需金属辅酶的不便，想探寻与此不同反应机理的不需金属辅助的脱羧酶，可资借鉴的认识只有:胺可以催化草酰乙酸脱羧，其历程是先形成烯胺，进而脱去CO2。然而尚未发现采用烯胺历程的天然脱羧酶，全新合理设计就成了唯一可行的办法。他们基于胺催化脱羧的六大特性和α--螺旋在催化活性中的重要性的认识，以烯胺机理设计出两个多肽。第四十二页，共118页。 结果发现，其催化效率比丁胺高3~4个数量级，然而比天然酶低。进而分析认为烯胺形成并不是脱羧酶催化的决速步骤。 最杰出的是利用化学和晶体图象数据所提供的主要活性部位(包括结合部位和作用部位)残基的序列位置和分隔距离，将构成酶活性部位位置相邻的残基以适当的空间位置和取向通过肽键连接，而分隔距离则无侧链取代的甘氨酸或半胱氨酸调节，这样就能模拟酶活性部位残基的空间位置和构象。他们所设计合成的两个29肽--分别模拟了α-糜蛋白酶和胰蛋白酶的活性部位，二者水解蛋白的活性分别与其模似的酶相同。第四十三页，共118页。 在水解2个或2个以上串联的赖氨酸和/或精氨酸残基的C-键时，TrPcpz比胰蛋自酶的活性更强。

对于苯甲酰酪氨酸乙酯的水解，ChPepz比α-糜蛋白酶的活性小些，而TrPepz则无活性； 对于对甲苯磺酰精氨酸甲酯的水解，TrPopz比胰蛋白酶的活性稍小，而ChPcpz则无催化活性.第四十四页，共118页。四、半合成酶以天然蛋白质或酶为母体用化学或生物学方法引进适当的活性部位或催化基团，或改变其结构从而形成一种新的“人工酶”。如通过选择性修饰氨基酸侧链将一种氨基酸侧链化学转化为另一种新的氨基酸侧链，即化学诱变法。将辅酶引入结构已明了的蛋白质上是制备半合成酶的又一策略。第四十五页，共118页。第三节抗体酶一、概述抗体酶首先是抗体，具有高度选择性，同时又具有酶提高化学反应速度。所以抗体酶赋予抗体分子和酶两个不同的属性。从研究结果来看，现在越来越具有其理论意义和广泛的应用范围。

1抗体酶研究背景1948年LinusPauling提出了酶的过渡态催化理论,被认为酶和底物结合不是在基态上，因为酶与基态底物的结合十分困难，需要克服很大的能障。

过渡态结构十分容易与酶结合，因为酶结构经过底物诱导等，亲和力最强。十分容易越过能障，加速催化速度。所以，酶具有催化速度快和高选择性（专一）第四十六页，共118页。

而抗体的特征是多样性和专一性，被认为一种抗原产生108种不同的抗体，抗体和抗原的专一结合超过了酶的专一性，抗体酶专一性更高。

酶的专一性在生物进化上演化了上百万年，抗体的专一性的形成只需要几个星期而已。现在我们可以借助物理和合成化学的发展，利用免疫系统巨大的细胞和分子网络产生催化抗体。第四十七页，共118页。在70～80年代，W.P.Jencks予言，抗某个反应过渡 态的抗体具有催化该反应的能力。1975年前后，抗体酶处于处于探索的开始阶段，一般采用诱导法、引入法进行尝试，一般效率很低，有的还测定不出活性。主要原因是具有催化活性的抗体太少，在大量的抗体中只能有几个，甚至都没有活性。1975年时，G.Kohler&C.Milstein 发明了单克隆抗体技术后， 就有了后来的抗体酶。第四十八页，共118页。

1986年，美国的Schultz小组研究“对硝基苯酚磷酸 胆碱脂（pNPPC）”相应的羧酸二酯水解反应 的过渡态类似物时，推测用这个过渡态类似 物作半抗原后来的确从中选出了两株有催化活性的单克隆抗体，一株MOPC167的水解速度达到了1.2x104倍。 经过测定，这个抗体酶符合米氏方程，具有底物专一性、pH和需要一定的温度等酶的催化特征。第四十九页，共118页。第五十页，共118页。结果表明底物类似物的结构与抗体酶有关。另一实验：合成一个含吡啶甲酸的磷酸酯化合物

用这个过渡态类似物作半抗原免役小鼠，得到12株单抗第五十一页，共118页。结果：3株有抗体酶活性，其中一株6D4能与半抗原分子结合外，还能催化不含吡啶甲酸的相应磷酸酯化合物水解，速度快103倍，具有底物专一性和对pH的依赖性。用半抗原可以竞争性地抑制这个反应。还发现单抗的结合位点的氨基酸改变，可以影响它的催化活性。后来，有了成功的经验后，抗体酶的研究文章越来越多。第五十二页，共118页。总结抗体酶的特点：在专一性方面超过或相当于我们讲的普通酶。在反应速度方面接近普通酶。更多的为低些的抗体。

原因：因为抗体酶没有结构的诱导等动态变化；产物释放困难；底物、产物的交换困难等。第五十三页，共118页。抗体酶可以作用于不同的键：左边是 酯诱导反应的半抗原酰胺 脱羧

分子重排第五十四页，共118页。三、抗体酶如何生产？1.

诱导法或者细胞融合法：先用特定的半抗原(过渡态底物决定)与载体蛋白相连(如牛血清白蛋白等)。此偶联的物质作为抗原

免疫动物，产生抗体

产生抗体的脾脏细胞与骨髓融合，然后在体外培养，杂交体克隆化，然后繁殖成单一细胞或菌落单一细胞或菌落产生抗体。

用标准单克隆抗体技术来制备、分离、筛选抗体酶关键：解决什么样的抗原才能诱导出有酶的催化功能的抗体？即由抗体向酶的转移。第五十五页，共118页。

我们知道过渡态复合物是个不稳的中间态形式，有些只是理论推测，其结构我们还不知道，所以这里第一步是正确的过渡态复合物的设计。

第五十六页，共118页。又如酯水解的过渡态复合物是个带电的四面体结构，想法设计一个带电的磷酸酯为过渡态复合物，其中苯基和苯酚基可以改变，也就可以制造各种结合专一性抗体酶。例子：用一个环化的磷酸酯做过渡态类似物免疫兔子，得到催化外消旋的羟基羧酸酯分子内环化形成内酯。不但速度快，而且产物中一种对映体含量高94%，就因为有了抗体酶的加入。第五十七页，共118页。又例：如亚铁螯合物催化亚铁离子插入环的生物合成，知道抗体酶能够扭曲底物结构。以前认为反应速度慢的原因是抗体酶没有结构的诱导等动态变化，现在已发现有能诱导结构变化的抗体酶。1990年P.G.Schultz小组人员用N-甲基中IX做半抗原，诱导的抗体酶可以催化平面结构的IX的金属离子螯合反应，这是一个反应过渡态扭曲结构作用提供了证据。 又例：酶的酸碱催化机制和质子转移有关的机理的阐明。现在抗体酶已经适合不同的反应，包括缩合、水解、异构化反应等。又例：设计出半抗原来解决反应后产物的抑制作用。第五十八页，共118页。2.结合位点的化学修饰法：找到一种方法在抗体结合位置或者附近引入具有催化功能的基团，这就是用化学修饰方法对抗体酶进行改造。Schultz等人在IgAMOP315抗体结合部位选择性引入巯基，然后用亲和色谱纯化。结果：它水解香豆酯的速度比对照高6×104倍第五十九页，共118页。3．引入法(辅助因子）：是用选择性的化学修饰、基因工程或者蛋白质工程方法，将催化基团和辅助因子引入抗体的抗原结合部位。 酶的活性中心很多有金属离子。Lerner等将金属离子引入抗体酶，成功地催化了肽键的选择性水解。他们用三乙撑胺Co3+盐作为金属离子辅因子，半抗原分子带有一肽键，通过羧酸根及仲胺基与金属离子相连，再共价连接在载体蛋白上，免疫动物后产生的抗体，在金属离子复合物作为辅因子的参与下，这些抗体酶能选择性水解甘氨酸和丙氨酸之间的肽键，其转化数达6×104。第六十页，共118页。用生物工程的方法产生抗体 生物工程用于抗体酶技术近些年的事情。Scripps研究院的研究人员开创了一项技术---在体外制造抗体片断即Fab片断。然后组成催化剂。抗体酶有这样的片断就行,无须完整的抗体分子。

这种新技术使科学家们无须要得到一种新抗体时，不要用抗原给老鼠注射一次，而是从人或动物的抗原中抽取基因，然后用PCR技术扩增轻链和重链这样就可以把这些基因组合成l00万个含有成对轻链和重链的基因库。第六十一页，共118页。

这些基因库存储在细菌病毒里，通过随机地将基因和轻、重链结合的方法，就可大量制造Fab片断了。 片断里的基因是通过细菌的形式表达出来的。这样就可在细菌培养中繁殖数百万计不同抗体，将它们用于催化反应比使用老鼠杂交细胞更快更方便。第六十二页，共118页。举二个例子：1）P.G.Shultz小组用可以裂解的亲和标记物把含巯基的柄状亲核基团引入到抗2，4-二硝基苯酚（DNP)单抗的抗原结合部位，得到的抗体酶对含DNP和香豆素的羧酸酯的水解反应比二硫苏糖醇快104。这个方法的特点是除了巯基的亲核基团能加速反应外，可以作为一个诱导物引入各种催化基团和辅助因子。2）要使抗体具有对底物的专一性，如光用原来意义上的免疫方法十分困难，因为它要带上发挥催化功能的金属离子等辅助因子。第六十三页，共118页。用抗原免疫小鼠,分离经诱导产生抗体的重链基因

从小鼠基因文库中取得轻链基因，用点突变的方法在轻链结合区序列中引入3个组氨酸密码，

轻、重链基因重组

导入E.coli,表达基因产物 从基因产物中分离、筛选抗体酶（抗体酶的轻链与金属离子结合并发挥催化作用，重链负责识别抗原）该法的意义在于可研制小分子化合物为辅因子的抗体酶第六十四页，共118页。另外是点突变技术:在MOPC315上催化基团的34位的Tyr 由His取代。

再插入到抗体MOPC315的结合位点,得到具有酯解活性 的抗体酶

在抗体轻链可变区上有3-4个Ser，如果用苯甲基磺酰氟 活化

再用硒化氢处理，

成为SeCys,(SeCys是谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）的催化基团)。第六十五页，共118页。吉林大学的酶工程实验室的工作:制备了具有底物结合部位的单抗，再将底物结合部位中的Ser成为SeCys,这样得到的抗体酶具有谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)催化活性。催化效率和动力学与天然酶相类似。第六十六页，共118页。5.拷贝法：用酶(抗原)

免疫动物

得到抗酶抗体

再免疫动物

单克隆化

得到抗抗体

再进行筛选，得到具有原来酶活性的抗体酶。第六十七页，共118页。方法优点:可以大量生产单克隆抗体酶缺点:有相当大的盲目性和偶然性，并不能产生新酶。第六十八页，共118页。6.抗体酶研究的方向问题：1）虽然有了不少抗体酶，但对诱导方法而言，需要寻找一个最为可能诱导出抗体 酶的过渡态复合物，且这是一个最为困难的问题。根本原因是酶催化反应有很多不清楚。所以寻找抗体酶的过渡态复合物是研究的一个重要方面。2）通过抗体酶来研究酶的作用机理，以及为过渡态复合物设计提供理论依据，从而指导抗体酶的设计。第六十九页，共118页。3）通过对抗体酶本身的进一步研究，搞清蛋白质结构和功能的关系问题。4）通过抗体酶的制备来制造一些新的原先没有的新酶。象识别5～6核苷酸顺序一样的内切酶，可以识别几个氨基酸的多肽水解酶。如果设计出要水解什么氨基酸就有什么抗体酶相对应。一旦有这种可能，也就有可能解决蛋白质的结构与功能研究问题上面临的困难，可以多了一条全新的研究途径。5）设计有治疗价值的新药物。如利用抗体酶基因来治疗遗传性疾病。

第七十页，共118页。抗体酶在治疗疾病中的应用①抗体酶用于戒毒：

吸毒是一个困绕着很多国家的难题，尤其是吸毒上瘾后很难戒掉.直接拮抗可卡因上瘾的抗体至今还没有找到。替换的方法是阻断可卡因、鸦片和受体的结合。第七十一页，共118页。虽说抗鸦片的抗体能有效拮抗注射海洛因上瘾的猴子，然而由于抗体和抗原形成复合物后不能再生，必须使用高剂量的抗体，使这一应用受到限制。

抗体酶则不一样，不但能和抗原结合，而且能使抗原水解而再生，这不但能减少抗体酶的用量，也能减少抗体酶的免疫原性，因此比其它抗体临床应用前景更好。第七十二页，共118页。

Landry等用可卡因水解的过渡态类似物-磷酸单酯为半抗原，产生的单克隆抗体能催化可卡因的分解，其催化活性和血液中催化可卡因的丁酰胆碱酯酶差不多，水解后的可卡因片断失去了可卡因刺激功能。因此，用人工抗体酶的被动免疫也许能阻断可卡因上瘾，达到戒毒目的.第七十三页，共118页。②抗体酶用于肿瘤治疗：第七十四页，共118页。

③解决化学合成的对映体中外消旋的化学拆分问题如氨基酸的化学合成、有机酸的化学合成后的拆分问题，等等。6）抗体酶的固定化研究，可以更加有利于工业化生产。7）抗体酶是酶工程研究中的一个重要内容。抗体酶学本身的的理论也要在整个研究过程中得到发展----理论的探索问题。

总之，最终目的是发展理论，指导实践。解决一些人类遇到的难题，为人类造福。第七十五页，共118页。它是研究酶作用机理的有利工具，在抗体酶的研究过程中，可以直接观察到过渡态理论设计抗体酶起到的作用，为酶的过渡态理论的正确性提供了有利的实验证据。抗体酶可以直接作为药物，进入组织，达到治疗效果。它们可能象限制性内切酶切割DNA分子一样，任意切割多肽链，用于治疗艾滋病和各种癌症。抗体酶发展前景第七十六页，共118页。第四节印迹酶一、分子印迹技术概述（一）分子印迹原理 分子印迹是指制备对一个特定分子(印迹分子或模板)具有选择性的聚合物的过程，该技术又称为“主一客”聚合或“模板”聚合。第七十七页，共118页。T6-41第七十八页，共118页。制备印迹酶的具体方法有很多。目前，应用此技术已成功制备了具有水解、转氨、脱羧、酯合成、氧化还原等活性的分子印迹酶。虽然它们的催化效率同天然酶相比普遍不高，但它们具有很多优点。由于分子印迹聚合物处于高度聚合状态，所以它具有良好的化学、热和机械稳定性，这是其他模拟酶无可比拟的。此外，它们的制备过程相对简单，易操作。第七十九页，共118页。T6-42第八十页，共118页。T6-43第八十一页，共118页。分子印迹方法 生物印迹类似于分子印迹，只不过主体分子是生物分子。分子印迹可遵照如下两种方法:1)印迹分子被共价、可逆结合在单体分子上;2)单体与印迹分子之间的最初作用是非共价的。第八十二页，共118页。T6-45第八十三页，共118页。T6-46第八十四页，共118页。T6-47第八十五页，共118页。影响印迹聚合物（MIP）选择性识别的因素底物结构和互补性聚合物与印迹分子间作用力交联剂的类型和用量聚合条件第八十六页，共118页。分子印迹技术在有机合成中被用作催化剂和拆分剂。与以过渡态(TS)类似物法制备抗体酶的原理相同，若用TS类似物作印迹分子，所得聚合物具有相应的催化活性，只是以人工聚合物代替了抗体。使用聚合物作催化剂的活性部位的载体是考虑了酶的大分子特性(如功能基的高度协同性和诱导契合、别构效应、空间张力等动态效应。第八十七页，共118页。T6-44第八十八页，共118页。（二）分子印迹聚合物的制备方法其过程包括:1)选定印迹分子和单体，让它们之间发生互补作用2)在印迹分子-单体复合物周围发生聚合反应3)用抽提法等从聚合物中除去印迹分子，聚合物中留有恰似印迹分子的空间。第八十九页，共118页。1.预组织法T6-48第九十页，共118页。2. 自组织法T6-49第九十一页，共118页。

Robinson和Mosbach从TS(端粒酶)类似物法制备AbE中首次将TS类似物法应用于分子印迹。它们以羧酸酶水解的TS稳定类似物—磷酸酯作印迹分子，将含水解功能基的4(5)-乙烯基咪唑和双功能交联剂1,4-二溴丁烷进行模板聚合，然后洗去印迹分子-甲磷酸对硝基苯酯，所得的聚合物催化水解乙酸对硝基苯酯的活性比未用印迹分子的相应聚合物高60%。第九十二页，共118页。（三）表面分子印迹1.无机物为载体的表面印迹2.固体材料的表面修饰，图6-503.蛋白质的表面印迹，图6-514.分子印迹聚合物在对映体分离上的应用图6-525. 分子印迹聚合物的优点和局限性第九十三页，共118页。T6-50第九十四页，共118页。T6-51第九十五页，共118页。T6-52第九十六页，共118页。（四）生物印迹生物印迹是指在天然的生物材料上进行分子印迹，从而产生对印迹分子具有特异性识别的空腔的过程。T6-541.以蛋白质为基础的生物印迹2.以糖类为基础的生物印迹酶第九十七页，共118页。1.以蛋白质为基础的生物印迹如果在天然蛋白分子上可以产生GSH结合部位，那么再在结合部位引入催化基团就能够产生具有GSH活力的人工酶。因此，我们以卵清蛋白为原料，以GSH修饰物GSH-2DNP为模板分子，利用生物印迹技术，制造出了对GSH具有特异性结合能力的印迹蛋白质，然后利用二步化学诱变法将催化基团引入印迹蛋白质GSH结合部位，从而产生了具有GPX活力的人工模拟酶。印迹酶为卵清蛋白的一、二聚体，其中二聚体表现出较高的活力，其最高的MP1可达817

U/mol。第九十八页，共118页。主要过程首先使蛋白质部分变性，扰乱起始蛋白质的构象。加入印迹分子，使印迹分子与部分变性的蛋白质充分结合。待印迹分子与蛋白质相互作用后，用交联剂交联印迹的蛋白质。经透析等方法除去印迹分子第九十九页，共118页。Mosbach小组以正丙醇沉淀-胰凝乳蛋白酶和N-乙酰-D一色氨酸乙酯的复合物，干燥后放在环己