Структурно-функциональный анализ каталитического антитела А.17. Каталитический механизм деградации фосфорорганического пестицида параоксон
Диссертация
Установлено, что гидролиз пестицида параоксон антителом* А.17 проходит через стадию образования фосфотирозинового ковалетного интермедиата с аминокислотным остатком Y-L37. Показано, что стадия дефосфорилирования* является скорость-лимитирующей. По совокупности данных структурного анализа, изучения термодинамики и быстрой кинетики показано, что взаимодействие А. 17 с фосфонатом X осуществляется… Читать ещё >
Содержание
- ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
- КАТАЛИТИЧЕСКИЕ АНТИТЕЛА
- 1. 1. Каталитические антитела как часть иммунной системы
- 1. 2. Каталитические антитела как искусственные ферменты
- ПРОБЛЕМА АНТИДОТНОЙ ТЕРАПИИ ОТРАВЛЕНИЙ ФОСФОРОРГАНИЧЕСКИМИ ТОКСИНАМИ
- ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТ
- РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
- 1. Одноцепочечное антитело А. 17 взаимодействует с фосфорорганическим пестицидом параоксон
- 2. Создание эукариотической системы экспрессии полноразмерного антитела А
- 3. Сравнение функциональной активности одноцепочечного и полноразмерного антитела А
- 4. Структурный анализ антитела А
- 5. Сайт-направленный мутагенез антитела А
- Функциональный анализ антитела А.17 и его мутантов
- 6. Взаимодействие антитела А.17 с пестицидом параоксон
- 7. Детализация механизма катализа абзима А
- МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
- ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКТИВЫ И СОПУТСТВУЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ. реактивы и материалы. ферменты. ингибиторы протеаз. маркеры. антитела и конъюгаты. плазмиды. штаммы Е. col
- ЭУКАРИОТИЧЕСКИЕ КЛЕТКИ ЛИНИИ РАСТВОРЫ
- БАКТЕРИАЛЬНЫЕ СРЕДЫ
- АНТИБИОТИКИ
- МЕТОДЫ
- 1. РАБОТА С НУКЛЕИНОВЫМИ КИСЛОТАМИ
- АМПЛИФИКАЦИЯ ФРАГМЕНТОВ ДНК МЕТОДОМ ПОЛИМЕРАЗНОЙ ЦЕПНОЙ РЕАКЦИИ
- РЕСТРИКЦИЯ
- ЛИГИРОВАНИЕ
- ВЫДЕЛЕНИЕ ПЛАЗМИДНОЙ ДНК
- ВЫДЕЛЕНИЕ ГЕНОМНОЙ ДНК
- ЭЛЕКТРОФОРЕЗ ДНК В АГАРОЗНОМ ГЕЛЕ
- ЭЛЕКТРОФОРЕЗ ДНК В ПОЛИАКРИЛАМИДНОМ ГЕЛЕ
- ЭЛЕКТРОЭЛЮЦИЯ
- СЕКВЕНИРОВАНИЕ ПЛАЗМИДНОЙ ДНК
- САЙТ-НАПРАВЛЕННЫЙ МУТАГЕНЕЗ ОДНОЦЕПОЧЕЧНОГО АНТИТЕЛА А
- 2. МЕТОДЫ РАБОТЫ С БАКТЕРИЯМИ ESCHERICHIA СОИ
- ПОЛУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОКОМПЕТЕНТНЫХ КЛЕТОК
- ТРАНСФОРМАЦИЯ КЛЕТОК ЕСОПМЕТОРРМ ЭЛЕКТРОПОРАЦИИ
- ПЦР С КОЛОНИЙ
- НОЧНАЯ КУЛЬТУРА
- ПРИГОТОВЛЕНИЕ МУЗЕЙНОГО ШТАММА
- 3. РАБОТА С БЕЛКАМИ
- ДЕНАТУРИРУЮЩИЙ ЭЛЕКТРОФОРЕЗ В ПОЛИАКРИЛАМИДНОМ ГЕЛЕ
- ОКРАШИВАНИЕ ПААГ
- ИММУНОБЛОТГИНГ
- ИММУНОФЕРМЕНТНЫЙ*АНАЛИЗ (ИФА) ПО СХЕМЕ SANDWICH ELISA
- ОЧИСТКА РЕКОМБИНАНТНЫХ ОДНОЦЕПОЧЕЧНЫХ АНТИТЕЛ (SGFV)
- ОЧИСТКА ПОЛНОРАЗМЕРНЫХ РЕКОМБИНАНТНЫХ АНТИТЕЛ
- ПОЛУЧЕНИЕ FAB ФРАГМЕНТА АНТИТЕЛА
- КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ FAB*ФРАГМЕНТА АНТИТЕЛА А.17 И РЕНТГЕНОСГРУКТУРНЫЙАНАПИЗ
- ИЗУЧЕНИЕ ТЕРМОДИНАМИКИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АБЗИМОВ/ФЕРМЕНТОВ С ФОСФОНАТОМ X МЕТОДОМ 'ГГС
- ТРИПТИЧЕСКИЙ ГИДРОЛИЗ ДЛЯtМАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
- МАСС-СПЕКТРОМЕГРИЯ MALDI
- МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ ELECTROSPRAY IONIZATION FOURIER TRANSFORM ION, CYCLOTRON RESONANCE MASS SPECTROMETRY ESI-FTICR-MS (TOP-DOWN)
- ИЗМЕРЕНИЕ ЭСТЕРОЛИТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ
- КАТАЛИЗ ГИДРОЛИЗА АМИДНОЙ СВЯЗИ
- МОДИФИКАЦИИ РЕКОМБИНАТНЫХ АНТИТЕЛ ФОСФОНАТОМ X
- ИЗУЧЕНИЕ КАТАЛИЗА ГИДРОЛИЗА ПАРАОКСОНА
- ПРЕДСТАЦИОНАРНАЯ КИНЕТИКА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АНТИТЕЛО-СУБСТРАТ МЕТОДОМ ОСТАНОВЛЕННОГО ПОТОКА
- 4. МЕТОДЫ РАБОТЫ С ЭУКАРИОТИЧЕСКИМИ КЛЕТКАМИ
- ПОДДЕРЖАНИЕ В КУЛЬТУРЕ ЭУКАРИОТИЧЕСКИХ КЛЕТОК ЛИНИИ СНО
- ПОДДЕРЖАНИЕ В КУЛЬТУРЕ ЭУКАРИОТИЧЕСКИХ КЛЕТОК ЛИНИИ ПЪО ВСИ
- ПРИГОТОВЛЕНИЕ МУЗЕЯ ЭУКАРИОТИЧЕСКИХ КЛЕТОК
- ВЫВЕДЕНИЕ ЛИНИИ ЭУКАРИОТИЧЕСКИХ КЛЕТОК ИЗ ЗАМОРОЗКИ
- ТРАНСФЕЦИРОВАНИЕ ЭУКАРИОТИЧЕСКИХ КЛЕТОК МЕТОДОМ ЛИПОФЕКЦИИ
- ВЫВОДЫ
- ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Список литературы
- Jenks, W.P., Catalysis in Chemistry and Enzymoiogy. New York: McGrawj. Hill., 1969.1 2. Pauling, L., Chem Eng News, 1946: 36: p. 1375−77. '
- Tramontano, A., K.D. Janda, and R.A. Lerner, Catalytic antibodies. Science,
- J 1986. 234(4783): p. 1566−70.
- Paul, S., et a I-, Catalytic hydrolysis of vasoactive intestinal peptide by humanautoantibody. Science, 1989. 244(4909): p. 1158−62.
- Shuster, A.M.', et al., DNA hydrolyzing autoantibodies. Science, 1992.256(5057): p. 665−7. .
- Belogurov, A., Jr., et al., Catalytic antibodies: balancing between Dr. Jekyll1. and Mr. Hyde. Bioessays, 2009. 31(11): p. 1161−1171.
- Wentworth, P., Jr., et al., Evidence for antibody-catalyzed ozone formationin bacterial killing. and inflammation. Science, 2002.-298(5601): p- 2195−9.
- Janeway, C., Immunobiology: the immune system in health and. disease.5th ed. 2001, New York: Churchill Livingstone- Garland, xviii, 732 p.
- Planque, S., et al., Ontogeny of proteolytic immunity: IgM serine proteases.
- J BiohChem, 2004. 279(14): p. 14 024−32. ¦
- Tawfik, D.S., et al., Unexpectedly high occurrence of catalytic antibodies in• MRL/lpr and SJL mice immunized with a transition-state analog: is there alinkage to autoimmunity? Proc Natl Acad Sci USA- 1995. 92(6): p. 2145−9,
- Lacroix-Desmazes, S., et al., High levels of catalytic antibodies correlate withfavorable outcome in sepsis. Proc Natl Acad Sci USA, 2005. 102(1−1): p. f 4109−13. '
- Gao, Q.S., et al., Molecular cloning of a proteolytic antibody light chain. J
- Biol Chem, 1994. 269(51): p. 32 389−93.
- Sun, M., et al., Proteolytic activity of an antibody light chain. J Immunol, t 1994. 153(11): p. 5121−6.s*
- Thiagarajan, P., et al., Monoclonal antibody light chain with prothrombinasej activity. Biochemistry, 2000. 39(21): p. 6459−65.
- Thiagarajan, P. and S. Paul, Prothrombin cleaving antibody light chains.
- J Chem Immunol, 2000. 77: p. 115−29.
- Nardi, M., et al., Complement-independent, peroxide-induced antibody lysis of platelets in HIV-l-related immune thrombocytopenia. Cell, 2001. 106(5): p. 551−61.
- Paul, S.,.et al., Characterization of thyroglobulin-directed and poiyreactive catalytic antibodies in autoimmune, disease. J Immunol, 1997. 159(3): p. 1530−6.
- Lacroix-Desmazes, S., et al., The prevalence of proteolytic antibodies against ' factor VIII in hemophilia A. N Engl J Med, 2002. 346(9): p. 662−7.
- Ponomarenko, N.A., et al., Catalytic antibodies in clinical and experimental pathology: human and mouse models. J Immunol Methods, 2002. 269(1−2): p. 197−211.
- Ponomarenko, N.A., et al., On the catalytic’activity of autoantibodies in multiple sclerosis. Dokl Biochem Biophys, 2004. 395: p. 120−3.
- Gololobov, G.V., et al, DNA-protein complexes. Natural targets for DNA-hydrolyzing antibodies. Appl Biochem Biotechnol, 1994. 47(2−3):.p. 305−14- discussion 314−5.
- Baranovskii, A.G., et al., Catalytic heterogeneity of polyclonal DNA-hydrolyzing antibodies from the sera of patients with multiple sclerosis. Immunol Lett, 2001.-76(3): p. 163−7.
- Breusov, A.A., et al., Comparison of the Level of DNA-Hydrolyzing Polyclonal IgG Antibodies in Sera of Patients with Hashimoto’s Thyroiditis and Nontoxic NodaiGoiter. Russ J Immunol, 2001. 6(1): p. 17−28.
- Nieva, J. and P. Wentworth, Jr., The antibody-catalyzed water oxidation pathway-a new chemical arm to immune defense? Trends Biochem Sci, 2004. 29(5): p. 274−8.
- Zhu, X., et al., Probing the antibody-catalyzed water-oxidation pathway at atomic resolution. Proc Natl Acad Sci USA, 2004. 101(8): p. 2247−52.
- Khersonsky, O. and D.S. Tawfik, Enzyme promiscuity: a mechanistic and evolutionary perspective. Annu Rev Biochem. 79: p. 471−505.
- Fiehn, O., D.K. Barupal, and T. Kind, Extending biochemical databases by metaboiomicsurveys. J Biol Chem. 286(27): p. 23 637−43.
- Khersonsky, O., C. Roodveldt, and D.S. Tawfik, Enzyme promiscuity: evolutionary and mechanistic aspects. Curr Opin Chem Biol, 2006. 10(5): p. 498−508.
- Tawfik, D.S., Biochemistry. Loop grafting and the origins of enzyme species. Science, 2006. 311(5760): p. 475−6.
- Breslow R., O.L.E., An 'Artificial Enzyme' Combining a Metai Catalytic Group and a Hydrophobic Binding Cavity. J. Am. Chem. Soc., 1970. 92(4): p. 10 751 077.
- Gouverneur, V.E., et al., Control of the exo and endo pathways of the Die/sAlder reaction by antibody catalysis. Science, 1993. 262(5131): p. 204−8.
- Ulrich, H.D., E.M. Driggers, and P.G. Schultz, Antibody catalysis of pericyciic reactions. Acta Chem Scand, 1996. 50(4): p. 328−32.
- Socolich, M., et al., Evolutionary information for specifying a protein fold. Nature, 2005. 437(7058): p. 512−8.
- Russ, W.P. and R. Ranganathan, Knowledge-based potential functions in protein design. Curr Opin Struct Biol, 2002. 12(4): p. 447−52.
- Minshull, J., et al., Predicting enzyme function from protein sequence. Curr Opin Chem Biol- 2005. 9(2): p. 202−9.
- Russ, W.P., et al., Natural-like function in artificial WW domains. Nature, 2005. 437(7058): p. 579−83.
- Hilvert, D., Critical analysis of antibody catalysis. Annu Rev Biochem, 2000. 69: p. 751−93.
- Stewart, ID. and SJ. Benkovic, Transition-state stabilization as a measure of the efficiency of antibody catalysis. Nature, 1995. 375(6530):-p. 388−91.
- Raso, V. and B.D. Stollar, The antibody-enzyme analogy. Comparison of enzymes and antibodies specific for phosphopyridoxyltyrosine. Biochemistry, 1975. 14(3): p. 591−9.44: Kohen, F., et al., Antibody-enhanced hydrolysis of steroid esters. Biochim
- Biophys Acta, 1980. 629(2): p. 328−37.
- Kohen, F., et al., Monoclonal immunoglobulin G augments hydrolysis of an ester of the homologous hapten: an esterase-like activity of the antibody-containing site? FEBS Lett, 1980.-111(2): p. 427−31.
- Shokat, K.M. and P.G. Schultz, Catalytic antibodies. Annu Rev Immunol, 1990. 8: p. 335−63.
- Schultz, P.G., The interplay between chemistry and biology in the design of enzymatic catalysts. Science, 1988. 240(4851): p. 426−33.
- Napper, A.D., et al., A stereospecific cydization catalyzed by an antibody. Science, 1987. 237(4818): p. 1041−3.
- Hilvert, D., et al., Catalysis of concerted reactions by antibodies: the Ciaisenrearrangement. Proc Natl Acad Sci USA, 1988: 85(14): p. 4953−5. *
- Jackson D. Y., J.H.W., Sugasawara R., Reich S. H., Bartlett P. A., Schultz P.G., An Antibody-catalyzed Ciaisen Rearrangement. J. Am: Chem. Soc., 1988. 110: p. 4941−42.
- Bencovic S. J., N.A.D., Lerner R. A., Catalysis of a Stereospecific Bimolecular Amide Synthesis by an Antibody. Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 1988. 85(5355−8).
- Braisted A. C., S.P.G., An Antibody-catalyzed Bimolecular Diefs-Alder Reaction. J. Am. Chem. Soc., 1990. 112: p. 7430−1.
- Hilvert D., H.K.W., Nared K. D., Auditor M. T. M., Antibody Catalysis of a Diels-AlderReaction. J. Am. Chem. Soc., 1989. Ill: p. 9261−9262.
- Mundorff, E.C., et al., Conformational effects in biological catalysis: an antibody-catalyzed oxy-cope rearrangement Biochemistry, 2000. 39(4): p. 627−32.
- Reshetnyak, A.M., et al., Routes to covalent catalysis by reactive selection for nascent protein nucleophiles. J Am Chem Soc, 2007. 129(51): p. 16 175−82.
- Tawfik, D.S., et al., Efficient and selective p-nitrophenyl-ester-hydrolyzing antibodies elicited by a p-nitrobenzyl phosphonate hapten. Eur J Biochem, 1997. 244(2): p. 619−26.
- Suzuki, H., et al., A catalytic antibody that accelerates the hydrolysis of carbonate esters. Prediction of the binding-site structure of the substrate. J Protein Chem, 1998. 17(3): p. 273−8.
- Janda, K.D., et al., Induction of an antibody that catalyzes the hydrolysis of an amide bond. Science, 1988. 241(4870): p. 1188−91.
- Miyashita, H., et al., Prodrug activation via catalytic antibodies. Proc Natl Acad Sci USA, 1993. 90(11): p. 5337−40.
- Landry, D.W., et al., Antibody-catalyzed degradation of cocaine. Science, 1993. 259(5103): p. 1899−901.
- Landry, D.W., Immunotherapy for cocaine addiction. Sci Am, 1997. 276(2): p. 42−5.
- Mets, B., et al., A catalytic antibody against cocaine prevents cocaine’s reinforcing and toxic effects in rats. Proc Natl Acad Sci USA, 1998. 95(17): p. 10 176−81.
- McKenzie, K.M., et al., Identification and characterization of single chain anti-cocaine catalytic antibodies. J Mol Biol, 2007. 365(3): p. 722−31.
- Benkovic, S.J., et al., The enzymic nature of antibody catalysis: development of multistep kinetic processing. Science, 1990. 250(4984): p. 1135−9.
- Janda, K.D., C.G. Shevlin, and R.A. Lerner, Antibody catalysis of a disfavored chemical transformation. Science, 1993. 259(5094): p. 490−3.
- Gruber, K., et al., Structural basis for antibody catalysis of a disfavored ring closure reaction. Biochemistry, 1999. 38(22): p. 7062−74.
- Shabat, D., et al., Antibody catalysis of a reaction otherwise strongly disfavoured in water. Nature, 1995. 374(6518): p. 143−6.
- Baca, M., et al., Phage display of a catalytic antibody to optimize affinity for transition-state analog binding. Proc Natl Acad Sci USA, 1997. 94(19): p. 10 063−8.
- Takahashi, N., et al., In vitro abzyme evolution to optimize antibody recognition for catalysis. Nat Biotechnol, 2001. 19(6): p. 563−7.
- Lerner, R.A. and C.F. Barbas, 3rd, Using the process of reactive immunization to induce catalytic antibodies with complex mechanisms: aldolases. Acta Chem Scand, 1996. 50(8): p. 672−8.
- Wirsching, P., et al., Reactive immunization. Science, 1995. 270(5243): p. 1775−82.
- Barbas, C.F., 3rd, et al., Immune versus natural selection: antibody aldolases with enzymic rates but broader scope. Science, 1997. 278(5346): p. 2085−92.
- Sinha, S.C., C.F. Barbas, 3rd, and R.A. Lerner, The antibody catalysis route to the total synthesis of epothilones. Proc Natl Acad Sci USA, 1998. 95(25): p. 14 603−8.
- Shabat, D., et al., Multiple event activation of a generic prodrug: trigger by antibody.catalysis. Proc Natl Acad Sci USA, 1999. 96(12): p. 6925−30.
- Shamis, M., H.N. Lode, and D. Shabat, Bioactivation of self-immoiativedendritic prodrugs by catalytic antibody 38C2. J Am Chem Soc, 2004- 126(6): p. 1726−31. .
- Sinha, S.C., et al, Prodrugs of dynemicin analogs for selective chemotherapymediated by an aldolase catalytic Ab. Proc Natl- Acad Sci U S A, 2004. 101(9): p. 3095−9.. .
- Shabat, D., et al., In vivo activity in a catalytic antibody-prodrug system: Antibody catalyzed: etoposide prodrug activation for selective chemotherapy. Proc Natl Acad Sci USA, 2001. 98(13): p. 7528−33.
- Poignard- P., et a W, gpl20: Biologic. aspects of structural features. An n u Rev1. munol, 2001. 19: p. 253−74. -
- Burton, D.R., A vaccine for HIV type 1: the antibody perspective. Proc Natl
- Acad:Sci U S. A- 1997. 94(19): p. 10 018−23- .
- Burton, D.R. and P.W. Parren, Vaccines and the induction of functionalantibodies: time to look beyond the molecules of’natural infection? Nat Med, 2000. 6(2): p. 123−5. '
- Pollard- S.R.,.et al., CD4-binding regions of human immunodeficiency virusenvelope glycoprotein gp!20 defined by proteolytic digestion. Proc Natl Acad Sci USA, 1991.88(24): p. 11 320−4... .
- Moore, J.P. and D.D. Ho- Antibodies to discontinuous or conformationaHysensitive epitopes on the gpl20 glycoprotein of human immunodeficiency.
- Smith, G.P. and V.A. Petrenko, Phage Display. Chem Rev, 1997: .97(2): p.391.410:. ' :
- Winter, G., et al., Making antibodies: by phage display technology. Annu Rev1. munol, 1994. 12: p. 433−55., .
- Smith, G.P., Filamentous fusion phage: novel expression vectors that display cloned antigens on the virion surface. Szexce,, 1985. 228(4705): p. 1315−7.91.