ÿþM i c r o s o f t W o r d - 6 6

Реклама
2 0 1 0 год,
66-е Б А Х О В С К О Е Ч Т Е Н И Е
А. Г. ГАБИБОВ
член-корреспондент РАН
(Институт биоорганической химии
имени академиков М. М. Шемякина и
Ю. А. Овчинникова РАН)
email: gabibov AT mx.ibch.ru
«КАТАЛИТИЧЕСКИЕ АНТИТЕЛА И ПРОЦЕССИНГ АУТОАНТИГЕНОВ»
Обнаружение каталитических антител (абзимов) явилось одним из революционных
событий в науке конца ХХ столетия, заложившим новые взаимоотношения между химией,
биохимией, иммунологией и патологией. Основополагающая концепция
комплементарности, введенная в качестве одного из принципиальных понятий в науку о
живом еще Эмилем Фишером (Emil Fisher), объяснила движущую силу целого ряда
биологически важных процессов, таких как передача генетической информации,
ферментативный катализ, лиганд-рецепторное взаимодействие, узнавание антигенантитело и др. Создание абзимов, как принципиально новых катализаторов, также
базируется на принципе комплементарности и непосредственно связано с уникальным
свойством гипервариабильности членов суперсемейства иммуноглобулинов создавать
«молекулярные отпечатки». Эти «молекулярные отпечатки» с каталитической функцией
могут быть получены с «химических матриц», аналогов переходных состояний реакций
(transition state analogs, TSA) (Лайнус Полинг и Билл Дженкс, Linus Pauling and Bill
Jencks). Данный подход был с успехом развит в группе Ричарда Лернера (Richard
Lerner,Scripps Research Institute, USA) и позволил осуществить большое число
биокаталитических превращений, для которых и по сей день неизвестны
соответствующие ферменты. Естественно, что метод оказался весьма перспективным для
целей тонкого органического синтеза. Альтернативный путь создания антител-ферментов,
абзимов принадлежит автору этих строк (Schuster et al., Science, 1992) и заключается в
получении антиидиотипических антител к активным центрам ферментов. Этот подход
базируется на концепции иммунологических сетей Нильса Ерни (Niels Jerne) и
предполагает передачу функциональной информации от белка к белку через
иммунологические каскады. Оба подхода позволяют осуществлять дизайн de novo
биокатализаторов с заранее заданными свойствами. В последнем случае удалось создать
антитела-ферменты с ацетилхолинэстеразной, протеазной и бета-лактамазной
активностями (Kolesnikov et al., PNAS, 2000, Pillet et al., J. Imm. meth. 2002, Ponomarenko et
al., Biochemistry, 2007). В обоих подходах предполагается мимикрирование эволюционно
совершенной каталитической функции белка путем эффективной селекции функционално
активных иммуноглобулинов. С приходом в иммунолгию методов «иммунизации в
пробирке», а именно создания широкоформатного скрининга синтетических библиотек
генов иммуноглобулинов, появилась реальная возможность получать абзимы, способные
ковалентно акцептировать, а порой и деградировать яды. Такой подход был недавно
осуществлен для аналогов фосфорорганических отравляющих веществ (ФОВ) в данной
лаборатории в содружестве с профессором Альфонсо Трамонтано (Alfonso Tramontano,
University Davis, USA, Reshetnyak et al., J. Am. Chem. Soc., 2007). Полученное авторским
коллективом одноцепочечное антитело путем скрининга фаг-дисплейной библиотеки
было протестировано как потенциальный антидот к ФОВ. Селектированное антитело А 17
было проэкспрессировано в клетках млекопитающих. Это позволило осуществить
наработку белкового продукта и закристаллизовать новый биокатализатор. Был
установлен механизм катализа и с разрешением 1.2nbsp;А совместно с профессором
Патриком Массоном и д-ром Евгенией Карлетти (Patrick Masson, Eugenie Carletti,
Laboratoire de Cristallogenese et Cristallographie des Proteines, Institut de Biologie
Structurale( CEA-CNRS-UJF), Grenoble, France) были получены структуры нового абзима
и промежуточного реакционного комплекса, его фосфорилированного производного.
Путем рационального дизайна с использованием сайт-направленного мутагенеза удалось
получить абзимы эффективно связывающие аналоги ФОВ.
Интересным подходом, связанным с катализом антителами явились попытки
получения «каталитических вакцин». Многочисленные исследования по созданию
вакцины против ВИЧ оказались по сей день не реализованными в полной мере.
Инновационным может оказаться способ иммунизации животных, развивающих
аутоиммунные процессы слитными белками, содержащими, в частности фрагменты
поверхностного белка ВИЧ gp120. Было продемонстрировано специфическое разрезание
белка антителами, выделенными из сывороток крови иммунизированных животных. Было
показано, что деградация может помешать связыванию вирусной частицы с CD4
рецептором (Ponomarenko et. al., Biochemistry, 2006, Durova et al., Molecular Immunology,
2009). Данный первый удачный опыт может быть распространен и на другие
интересующие антигены, способные выполнять роль субстратов для сконструированных
абзимов.
В этой связи особого интереса заслуживают работы, доказывающие существование
природной абзиматической активности антител и демонстрирующей тем самым роль
абзимов в механизме процессинга аутоантигенов. В настоящее время обнаружены десятки
реакций, катализируемых природными абзимами (Belogurov et al., BioEssay, 2009). В ряде
случаев абсолютно неясно является ли данный процесс благоприятным для пациента или
способствует развитию патологии. Впервые нами показано наличие ДНК-гидролизующей
активности аутоантител при системной красной волчанке (СКВ) и продемонстрирован
молекулярный механизм процессинга этого антигена (Shuster et al., Science, 1992,
Gololobov et al., PNAS, 1995, Gololobov et al., Molecular Immunology, 1997). Показана связь
ДНК-гидролизующей активности с апоптозом и цитотоксичностью аутоантител. Недавно
была продемонстрирована связь абзиматической активности аутоантител с
нейродегенеративными процессами (Ponomarenko et al., Immunology letters, PNAS, 2006,
Belogurov et al., J. Immunology, 2008, Autoimmunity, 2009).
[Главная страница] - [Карта сайта] - [Поиск по сайту] - [Написать в ИНБИ]
Last review: 21.03.2010.
© A.N.Bach Institute of Biochemistry of the RAS, 2001-2010
Скачать