נוגדן קטליטי

נוגדנים קטליטיים הם נוגדנים בעלי פעילות קטליטית הקרויים  גם Abzyme,  מהצירוף של המילים Antibody – נוגדן ו-Enzyme – אנזים.  נוגדנים אלו נוצרים משכפול מולקולות המעוצבות בצורה מלאכותית  המסוגלות לרכוש יכולות קטליטיות חדשות, נקראות סנזימים  (אנזימים סינתטיים). נוגדנים קטליטיים לרוב הם מבנים מלאכותיים, אך מצויים גם בבני אדם בריאים:  נוגדן עצמוני הפועל על פפטיד המונע שינוי קוטר כלי הדם במעי, ובחולים הסובלים ממחלה אוטואימונית מסוג זאבת.  נוגדנים קטליטיים יכולים לשמש ככלי פוטנציאלי בביוטכנולוגיה. הם מסוגלים לבצע פעילויות ביוכימיות ספציפיות במבנה ה-DNA.  אנזימים מזרזים תגובה כימית על ידי שינוי המנגנון של אותה תגובה, כך שאנרגיית השפעול תהיה נמוכה יותר, וכך התגובה תוכל לצאת לפועל בטמפרטורות נמוכות יותר. בכל תגובה כימית נוצר מצב ביניים בין המגיב לתוצר.  בתגובה אנזימטית האנרגיה הדרושה להפוך את המגיב למצב הביניים נמוכה יותר. נוגדן קטליטי הוא נוגדן המשרה שינוי מבני של המגיב כאשר האחרון יוצר קשר עם הנוגדן. שינוי זה מייצב את מצב הביניים, ובכך מזרז את התגובה. אם פותח נוגדן כדי להיקשר למולקולה הדומה מבחינה מבנית ואלקטרונית למצב המעבר של תגובה כימית נתונה, הנוגדן המפותח יקשור וייצב את מצב המעבר, ממש כמו אנזים טבעי, ויוריד את אנרגיית ההפעלה של התגובה, ובכך יזרז את התגובה. על ידי העלאת נוגדן שייקשר לאנלוג יציב של מצב מעבר, נוצר סוג חדש וייחודי של אנזים.  

בשלב זה, כל הנוגדנים הקטליטיים שנוצרו הציגו רק פעילות קטליטית קטנה וחלשה. הסיבות לפעילות קטליטית נמוכה של מולקולות אלו נדונו בהרחבה. האפשרויות מצביעות על כך שגורמים למעבר לאתר הקישור עשויים למלא תפקיד חשוב, במיוחד באמצעות דינמיקה של חלבון. כמה נוגדנים קטליטיים הונדסו כך שיעשה שימוש ביוני מתכת ובקו -פקטורים אחרים כדי לשפר את הפעילות הקטליטית שלהם. 

 ההיסטוריה של פיתוח הנוגדנים הקטליטיים 
האפשרות לזרז תגובה באמצעות נוגדן הקושר את מצב המעבר הוצעה לראשונה על ידי הביוכימאי האמריקאי וויליאם ג'נקס  ב-1969.   בשנת 1994 קיבלו הכימאים האמריקאים פיטר ג' שולץ  וריצ'רד א. לרנר  את פרס וולף היוקרתי בכימיה על פיתוח נוגדנים קטליטיים לתגובות רבות והפיכת  מחקרם לתחום משנה משמעותי של האנזימולוגיה. 

 נפיצות של נוגדנים קטליטיים טבעיים 

 חלב אם בריא 
קיים מגוון רחב של אבזימים בחלב אם אנושי בריא עם פעילות DNAse, RNAse ופרוטאזות.Barrera, G. J., Portillo, R., Mijares, A., Rocafull, M. A., del Castillo, J. R., & Thomas, L. E. (2009). Immunoglobulin A with protease activity secreted in human milk activates PAR-2 receptors, of intestinal epithelial cells HT-29, and promotes beta-defensin-2 expression. Immunology letters, 123(1), 52-59.

 טיפול בנגיף ה-HIV 
ממוזער|הצמדות הנגיף HIV לרצפטור התאי gp120 loop to the CD4+ receptor

חוקרים מבית הספר לרפואה של אוניברסיטת טקסס באוסטיןן פרסמו כי הצליחו ליצר נוגדנים קטליטיים שמפרקים את האזור העל-אנטיגן של אתר הקישור  gp120 CD4  .  זהו החלק האחד של הציפוי החיצוני של נגיף ה- HIV שאינו משתנה, מכיוון שהוא נקודת ההתקשרות ללימפוציטים T, תא המפתח בחסינות מתווכת תאים. לאחר הדבקה ב-HIV, חולים מייצרים נוגדנים לחלקים הניתנים יותר לשינוי של מעטפת הנגיף. הנוגדנים אינם יעילים בגלל יכולתו של הנגיף לשנות את  המעטפת במהירות. מכיוון שהחלבון  gp120 CD4  נחוץ ל-HIV כדי להיצמד, הוא אינו משתנה בזנים השונים ומהווה נקודת פגיעות על פני כל הטווח של אוכלוסיית הוואריאנטים של נגיף ה-HIV.
הנוגדן הקטליטי הורס את האתר והופך את הנגיף לאינרטי ואז הוא יכול לתקוף נגיפי HIV אחרים. באופן זה, מולקולת נוגדן אחת יכולה להרוס אלפי נגיפי HIV. 

 ראו גם 

הערות שוליים

קטגוריה:נוגדנים
קטגוריה:אנזימים
קטגוריה:נגיפים