2 0 1 0  год,    66-е  Б А Х О В С К О Е   Ч Т Е Н И Е

Home
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

enlarge
enlarge enlarge enlarge enlarge enlarge enlarge
enlarge enlarge enlarge enlarge enlarge
enlarge enlarge enlarge enlarge enlarge enlarge enlarge
enlarge enlarge enlarge
enlarge enlarge enlarge enlarge


«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 антиген-антитело 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]


email to INBI
Last review: 21.03.2010.
© A.N.Bach Institute of Biochemistry of the RAS, 2001-2010