Біологічні науки/ 9. Біохімія і біофізика

Пекло А. О.

Національний університет харчових технологій, Україна

Абзими – антитіла-ферменти

Спільною властивістю ферментів та антитіл є те, що вони являються білками, які володіють характерною, для них просторовою структурою та властивістю зв’язувати специфічні молекули (ліганди) – субстрат або антиген. Велика кількість ферментів побудована із α – спіралей, β – складок та гнучких петель, що утворюють унікальну тривимірну структуру, яка є постійною для даного білку. Специфічна взаємодія антитіла зі своїм лігандом нагадує аналогічну взаємодію ферменту зі своїм субстратом [1].

Абзими або каталітичні антитіла являють собою новий тип біокаталізаторів – білків, які відносяться до суперродини імуноглобулінів та мають в складі своїх гіперваріабельних ділянок, відповідальних за зв’язування антигену, амінокислотні залишки, які приймають участь в каталітичній реакції. Таким чином, абзими можна розглядати, як антитіла – ферменти. З точки зору головного призначення антитіл, як, безпосередніх, учасників гуморальної імунної відповіді, абзими володіють властивістю специфічно зв’язувати антиген, але при цьому вони здатні і до його спрямованої деструкції. Відкриття абзимів спростувало концепцію індукції антитіл лише, як високоспецифічних білкових акцепторів антигенів и показало можливості біокаталізаторів, альтернативних ферментам [2].

Принципо важливим є те, що специфічне розпізнавання антитілом свого антигена є не що інше, як вибір з великої кількості різних передуючих структур, тої структури, яка здатна найбільш міцно зв’язати антиген. Цим і пояснюється здатність імунної системи забезпечити зв’язування чужерідного з’єднання будь – якої природи. На відміну від активного центра фермента, активний центр антитіла передує, а не формується в результаті взаємодії зі специфічним лігандом; він таким чином, комплементарний , тобто оптимально структурно відповідає головному стану ліганда та може нагадувати з’єднання «замка» з «ключем» – антигеном.

Деякі абзими, вироблені на певні з’єднання, опиняються більш ефективними каталізаторами, є такі, які в 10 разів перевищують по значенню активності природні ферменти. Абзими є моноклональними антитілами, що володіють каталітичною активністю. Існують як природні абзими. (в молоці, в сироватці крові хворих аутоімунними захворюваннями, гепатитом, СНІДом), так і штучні абзими (гідролізовані ефіри динітрофенола). Вони здатні каталізувати будь – які хімічні реакції додатково до тих, для яких існують природні білки ферменти. Це, зокрема, абзими – нуклеази, розщеплюють ДНК (ДНК – абзими) і РНК (РНК – абзими) та протабзими. В наш час описано близько 60 реакцій, які каналізують абзими [1].

Перші абзими, які були виявлені у здорових за медичними показниками людей, були slgA молока здорових породіль, які каталізували фосфорилювання близько 15 білків молока. Такі каталітично активні антитіла назвали «природними» або «натуральними» абзимами. Молоко породіль виявилося унікальним джерелом великої кількості різних абзимів, біологічні функції яких ще не до кінця з'ясовані. Особливістю цих абзимів є більш висока каталітична активність, порівняно з активністю ферментів та антигенів хворих з різними аутоімунними захворюваннями. До теперішнього часу охарактеризовано декілька груп природних абзимів, серед яких особливу увагу привертають природні абзими з протеолітичною (протабзими) та ДНК–гідролізувальною активністю (ДНК – абзими) [3].

ДНК – гідролізувальна активність абзимів молока. Абзими, які гідролізують ДНК, належать до найдетальніше вивчених на сьогодні абзимів. Імуноглобуліни класу G, що мають топоізомеразну активність (каталізують однониткові розриви надспіралізованої форми плазмідної ДНК), уперше було виділено із плазми крові хворих на системний червоний вовчак у 1992 р. в Інституті молекулярної біології РАН (Москва) групою вчених під керівництвом проф. О. Габібова. Інтенсивні дослідження в подальшому показали, що абзими з аналогічною активністю містяться в сиворотці хворих на різні автоімунні захворювання (склеродермію, ревматоїдний артрит, тироїдит, розсіяний склероз), а також у хворих на СНІД, променеву хворобу та лімфопроліферативні типи онкологічних захворювань [1].

ДНК – гідролізувальна активність властива також sIgA молока людини. Дотепер немає єдиної думки щодо біологічної ролі абзимів молока людини. Вважається, що ДНК – та РНК – гідролізувальні абзими є факторами гуморального антивірусного імунітету. З іншого боку відомо, що абзими з подібною активністю, виділені із крові хворих на системний червоний вівчак та розсіяний склероз, здатні індукувати апоптоз клітин. Оскільки секреторні IgG молока здатні проникати у кровоток дитини, то не виключено, що ДНК – гідролізувальні абзими цього класу негативно впливають на формування її клітинного імунітету. Це припущення наводить на думку про те, що в організмі дитини, а також, можливо, і клінічно здорових людей, є ендогенні інгібітори абзимів, здатні регулювати їхню активність [4].

Література:

1. Пономаренко Н. А. Каталитические антитела – протеазы // Каталитические антитела. – 2008. – №3. – С. 35 – 49.

2. K. Babu Nageswararao, K. Lakshmi, R. Ramakrshna A Gestalt of abzymes // International Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences – 2011. – № 4. – Р. 45 – 51.

3. Старикович М.О., Стойка Р.С., Кіт Ю.Я. Цитотоксична активність Анти – ДНК slgA антитіл молока клінічно здорових породіль // Біологічні студії – 2011. – № 3. – С. 29 – 40.

4. Сучков С.В. Достижения и перспективы клинической абзимологии // Мед. Иммунология. – 2006. – Т.8, №1. – С. 23 – 30.