结构生物化学/酶/催化抗体

催化抗体是可以通过结合类似于特定反应过渡态的化学基团来增强体内一些化学和代谢反应的抗体。当生物体用半抗原分子免疫时，会产生催化抗体。半抗原分子通常被设计成类似于代谢反应的过渡态。

抗体就像身体的士兵，对抗不需要的物质。例如，当身体感染细菌或病毒时，它们就会被分泌出来。当身体被细菌或病毒感染时，动物会产生具有与入侵者某些分子特征完全互补的结合位点的抗体。因此，抗体可以识别并仅结合入侵者，将其识别为外来物质，并导致免疫系统其余部分将其破坏。当动物注射分子时，也会产生大量抗体，这个过程称为免疫。用于免疫的小分子称为半抗原。通常，只有大分子才能通过免疫有效地引发抗体，因此小分子半抗原必须在实际免疫之前连接到一个大的蛋白质分子上，称为载体蛋白。用半抗原-载体蛋白结合物免疫后产生的抗体与半抗原互补，因此特异性结合半抗原。

通常，抗体分子只是结合，它们不会催化反应。然而，当动物用专门设计用来引发具有能够催化化学反应的结合口袋的抗体的半抗原分子免疫时，就会产生催化抗体。例如，在最简单的例子中，抗体结合口袋内的结合力被用来稳定过渡态和中间体，从而降低反应的能垒并提高其速率。当抗体具有一个与过渡态或中间体结构在三维几何形状和电荷分布方面都互补的结合位点时，就会发生这种情况。这种互补性通过鼓励底物采用类似过渡态的几何形状和电荷分布来导致催化。不仅降低了所需反应的能垒，而且可以防止导致不需要产物的其他几何形状和电荷分布，从而提高反应选择性。

制造具有与过渡态互补的结合口袋的抗体很复杂，因为真正的过渡态和大多数反应中间体是不稳定的。因此，无法分离真正的过渡态或中间体，也无法将其用作免疫的半抗原。相反，使用所谓的过渡态类似物分子。过渡态类似物分子是稳定的分子，它们只是在几何形状和电荷分布方面类似于感兴趣反应的过渡态（或中间体）。在过渡态类似物分子类似于真正的反应过渡态或中间体的程度上，引发的抗体也将与该过渡态或中间体互补，从而导致该反应的催化加速。

催化抗体与在免疫过程中用于产生它们的过渡态类似物半抗原结合非常紧密。过渡态类似物半抗原仅结合而不与催化抗体反应。例如，是底物，类似的酯分子，发生了反应。因此，过渡态类似物半抗原可以通过结合在抗体结合口袋中干扰催化反应，从而阻止任何底物分子结合和反应。这种由过渡态类似物半抗原引起的抑制在催化抗体中总是观察到的，并被用作催化抗体是任何观察到的催化反应的原因的第一级证明。

抗体催化的重要特征是，与酶不同，可以通过使用适当设计的半抗原将所需的反应选择性编程到抗体中。催化抗体几乎总是表现出高度的底物选择性。此外，已经产生了具有区域选择性的催化抗体，足以在通常在没有抗体的情况下观察到其他产物的反应中产生单一产物。

最后，通过用半抗原的单手版本（仅左手或仅右手）免疫，已经产生了催化抗体，并且只有具有相同手性的底物才能作为所得催化抗体的底物。最终结果是在抗体催化的反应中观察到高度的立体选择性。

Abzymes 是人工催化抗体，来源于“抗体”和“酶”这两个词。它们是具有催化特性或进行催化的单克隆抗体。