Przeciwciała katalityczne u

Przeciwciała katalityczne u

zdrowych ludzi i pacjentów

zdrowych ludzi i pacjentów

z chorobami

z chorobami

autoimmunologicznymi i

autoimmunologicznymi i

wirusowymi.

wirusowymi.

Karolina Jakołcewicz gr. IV

Karolina Jakołcewicz gr. IV

Wstęp

Wstęp



Przeciwciała katalityczne to inaczej

Przeciwciała katalityczne to inaczej

abzymy.

abzymy.



Abzymy to przeciwciała o charakterze

Abzymy to przeciwciała o charakterze

enzymatycznym. Uzyskuje się je w odpowiedzi

enzymatycznym. Uzyskuje się je w odpowiedzi

na antygeny będące analogami stanu

na antygeny będące analogami stanu

przejściowego danej reakcji enzymatycznej.

przejściowego danej reakcji enzymatycznej.

Przeciwciało może wtedy związać substrat

Przeciwciało może wtedy związać substrat

takiej reakcji, a w wyniku tego wiązania

takiej reakcji, a w wyniku tego wiązania

dochodzi do zmiany konformacyjnej substratu,

dochodzi do zmiany konformacyjnej substratu,

dzięki której jego kształt przypomina związek

dzięki której jego kształt przypomina związek

przejściowy. Ponieważ związek przejściowy jest

przejściowy. Ponieważ związek przejściowy jest

w danej reakcji związkiem o najwyższej energii,

w danej reakcji związkiem o najwyższej energii,

może on teraz łatwo przekształcić się w

może on teraz łatwo przekształcić się w

produkt reakcji.

produkt reakcji.

Enzymy a przeciwciała

Enzymy a przeciwciała



Enzym zarówno jak i przeciwciało jest

Enzym zarówno jak i przeciwciało jest

cząsteczką białkową.

cząsteczką białkową.



Zarówno w cząsteczkach enzymu jaki

Zarówno w cząsteczkach enzymu jaki

i przeciwciała udział w reakcji bierze

i przeciwciała udział w reakcji bierze

niewielka ich część

niewielka ich część



Enzymy – centrum aktywne

Enzymy – centrum aktywne



Przeciwciała – fragment wiążący antygen

Przeciwciała – fragment wiążący antygen

Projektowanie i potencjał

Projektowanie i potencjał

sztucznych abzymów

sztucznych abzymów



Przeciwciała są scharakteryzowane

Przeciwciała są scharakteryzowane

jako cząsteczki wiążące inne

jako cząsteczki wiążące inne

cząsteczki zwane antygenami.

cząsteczki zwane antygenami.



Teoria funkcji enzymu, Paulinga

Teoria funkcji enzymu, Paulinga

(1946) stawia hipotezę, że aktywne

(1946) stawia hipotezę, że aktywne

centrum enzymu wiąże „napiętą

centrum enzymu wiąże „napiętą

konfigurację" substratu (innymi

konfigurację" substratu (innymi

słowy, struktura stanu przejściowego)

słowy, struktura stanu przejściowego)

niż naturalną konformację substratu.

niż naturalną konformację substratu.

Projektowanie i potencjał

Projektowanie i potencjał

sztucznych abzymów

sztucznych abzymów



Ta teoria sprawiła, że w 1969 zaproponowano, że

Ta teoria sprawiła, że w 1969 zaproponowano, że

przeciwciała produkują anty-hapteny w odpowiedzi

przeciwciała produkują anty-hapteny w odpowiedzi

immunologicznej przeciw chemicznie stałym analogom

immunologicznej przeciw chemicznie stałym analogom

w stanie przejściowym reakcji. Pierwszy anty-hapten

w stanie przejściowym reakcji. Pierwszy anty-hapten

królika, poliklonalne IgG zdolne do hydrolizy p-

królika, poliklonalne IgG zdolne do hydrolizy p-

nitrofenolu octowego, był odnotowany w 1966

nitrofenolu octowego, był odnotowany w 1966



W 1985 zostały opisane metody wytwarzania

W 1985 zostały opisane metody wytwarzania

katalitycznych monoklonalnych abzymów przeciw

katalitycznych monoklonalnych abzymów przeciw

zmianie stanu analogów, razem z drogą użycia tych

zmianie stanu analogów, razem z drogą użycia tych

przeciwciał do przyspieszenia reakcji chemicznych. Rok

przeciwciał do przyspieszenia reakcji chemicznych. Rok

później dwie grupy produkowały pierwsze monoklonalne

później dwie grupy produkowały pierwsze monoklonalne

przeciwciała z katalitycznymi właściwościami, które

przeciwciała z katalitycznymi właściwościami, które

produkowały analogi haptenów przeciw stanom

produkowały analogi haptenów przeciw stanom

przejściowym dla p-nitrofenylofosforylocholiny lub

przejściowym dla p-nitrofenylofosforylocholiny lub

pojedynczego rodnika fosfonianiu estru.

pojedynczego rodnika fosfonianiu estru.

Projektowanie i potencjał

Projektowanie i potencjał

sztucznych abzymów

sztucznych abzymów



W 1989 Paul odkrył pierwsze

W 1989 Paul odkrył pierwsze

naturalne katalityczne przeciwciało z

naturalne katalityczne przeciwciało z

klasy IgG hydrolizujące jelitowy

klasy IgG hydrolizujące jelitowy

peptyd wazoaktywny (VIP). Liczne

peptyd wazoaktywny (VIP). Liczne

naturalne katalityczne przeciwciała

naturalne katalityczne przeciwciała

były wykryte później w surowicy

były wykryte później w surowicy

pacjentów z chorobami

pacjentów z chorobami

autoimmunologicznymi jak również

autoimmunologicznymi jak również

w mleku zdrowych kobiet.

w mleku zdrowych kobiet.

Projektowanie i potencjał

Projektowanie i potencjał

sztucznych abzymów

sztucznych abzymów



Sztuczne abzymy katalizują hydrolizę

Sztuczne abzymy katalizują hydrolizę

amidów i estrów, reakcje cyklizacji,

amidów i estrów, reakcje cyklizacji,

dekarboksylację, laktonizację,

dekarboksylację, laktonizację,

peroksydację, fotochemiczny rozpad

peroksydację, fotochemiczny rozpad

dimeru tyminy i inne reakcje nie

dimeru tyminy i inne reakcje nie

katalizowane przez inne enzymy.

katalizowane przez inne enzymy.



Niektóre abzymy zostały opisane jako

Niektóre abzymy zostały opisane jako

kofaktory.

kofaktory.

Naturalne katalityczne

Naturalne katalityczne

przeciwciała

przeciwciała



Przykładem naturalnego abzymu była IgG

Przykładem naturalnego abzymu była IgG

(znaleziona u pacjentów z astmą oskrzelową)

(znaleziona u pacjentów z astmą oskrzelową)

hydrolizująca wazoaktywny jelitowy peptyd

hydrolizująca wazoaktywny jelitowy peptyd

(VIP)

(VIP)



Aktywnośc amidazową i peptydową znaleziono

Aktywnośc amidazową i peptydową znaleziono

u IgGs w surowicy pacjentów z

u IgGs w surowicy pacjentów z

reumatoidalnym zapaleniem stawów.

reumatoidalnym zapaleniem stawów.

Naturalne abzymy zdarzają się także w mleku

Naturalne abzymy zdarzają się także w mleku

zdrowej matki jako IgAs lub IgG posiadające

zdrowej matki jako IgAs lub IgG posiadające

Dnaze i Rnaze, amylaze lub ATPaze i białka

Dnaze i Rnaze, amylaze lub ATPaze i białka

kinezy i lipidy kinezy.

kinezy i lipidy kinezy.

Geneza naturalnych

Geneza naturalnych

autoimmunologicznych

autoimmunologicznych

abzymów

abzymów



Naturalne abzymy tworzą kompleksy

Naturalne abzymy tworzą kompleksy



W niektórych przypadkach abzymy mogą być

W niektórych przypadkach abzymy mogą być

skierowane przeciwko stanom przejściowym

skierowane przeciwko stanom przejściowym

analogów katalitycznych reakcji, albo nawet

analogów katalitycznych reakcji, albo nawet

przeciw substratom, spełniając rolę haptenów.

przeciw substratom, spełniając rolę haptenów.

Na przykład, naturalny abzym hydrolizujący

Na przykład, naturalny abzym hydrolizujący

VIP, tyroglobulina, trombina i czynnik

VIP, tyroglobulina, trombina i czynnik

krzepnięcia są przeciwciałami przeciwko tym

krzepnięcia są przeciwciałami przeciwko tym

białkom.

białkom.



Uważa się, że abzymy mają powiązania z

Uważa się, że abzymy mają powiązania z

autoimmunizacją i w tym z autoprzeciwcialami

autoimmunizacją i w tym z autoprzeciwcialami

Geneza naturalnych

Geneza naturalnych

autoimmunologicznych

autoimmunologicznych

abzymów

abzymów



Ludzkie mleko zawiera IgG, IgM, IgA i slgA, z której slgA

Ludzkie mleko zawiera IgG, IgM, IgA i slgA, z której slgA

jest głównym składnikiem (> 85 - 90 %). Podczas ciąży

jest głównym składnikiem (> 85 - 90 %). Podczas ciąży

i zaraz po porodzie (na początku z laktacji), kobiety

i zaraz po porodzie (na początku z laktacji), kobiety

bardzo często doświadczają procesu autoimmunizacji

bardzo często doświadczają procesu autoimmunizacji

(AI) podobnego do tego u pacjentów z chorobami

(AI) podobnego do tego u pacjentów z chorobami

autoimmunizacyjnymi (ADs). Ciąża może wywoływać

autoimmunizacyjnymi (ADs). Ciąża może wywoływać

pojawienie się oznak innego ADs u wcześniej zdrowych

pojawienie się oznak innego ADs u wcześniej zdrowych

kobiet.

kobiet.



Nasilenie ADs może następować zaraz po porodzie.

Nasilenie ADs może następować zaraz po porodzie.

Niezależnie od statusu AI podczas ciąży, kilka patologii

Niezależnie od statusu AI podczas ciąży, kilka patologii

AI może pojawiać się postnatalnie. Dożylne albo

AI może pojawiać się postnatalnie. Dożylne albo

doustne podawanie antygenów (głównie

doustne podawanie antygenów (głównie

białkopodobnych) zwierzentom już 1 - 3 miesiące przed

białkopodobnych) zwierzentom już 1 - 3 miesiące przed

rodzeniem wywołuje produkcję

rodzeniem wywołuje produkcję

antygenowospecyficznych przeciwciał, które potem

antygenowospecyficznych przeciwciał, które potem

mogą być wykryte w wysokim stężeniu w mleku.

mogą być wykryte w wysokim stężeniu w mleku.

Geneza naturalnych

Geneza naturalnych

autoimmunologicznych

autoimmunologicznych

abzymów

abzymów



Pewne opublikowane dane potwierdzają koncepcję, że

Pewne opublikowane dane potwierdzają koncepcję, że

pacjenci AI mogą powstrzymywać niezwykle szeroki

pacjenci AI mogą powstrzymywać niezwykle szeroki

repertuar abzymów innej natury. W naszym

repertuar abzymów innej natury. W naszym

doświadczeniu, przeciwciała z wyłączną aktywnością

doświadczeniu, przeciwciała z wyłączną aktywnością

DNazy albo RNazy nie mogą być sprawnie rozdzielone

DNazy albo RNazy nie mogą być sprawnie rozdzielone

przez chromatografię, poza małymi frakcjami IgG.

przez chromatografię, poza małymi frakcjami IgG.



Monoklonalne mysie IgGs przeciwko konkretnej

Monoklonalne mysie IgGs przeciwko konkretnej

sekwencji DNA uwidoczniło zarówno aktywność DNazy

sekwencji DNA uwidoczniło zarówno aktywność DNazy

jak i RNazy, jest to prawdopodobne, że w subfrakcjach

jak i RNazy, jest to prawdopodobne, że w subfrakcjach

poliklonalnego IgG, IgM, i slgA obie aktywności mogą

poliklonalnego IgG, IgM, i slgA obie aktywności mogą

zawierać się w tym samym białku. Ta koncepcja opiera

zawierać się w tym samym białku. Ta koncepcja opiera

się ponadto na orzeczeniu, że rybonukleotydy hamują

się ponadto na orzeczeniu, że rybonukleotydy hamują

hydrolizę DNA przez abzymy i vice versa.

hydrolizę DNA przez abzymy i vice versa.

Biologiczna rola abzymów

Biologiczna rola abzymów



Nie można wykluczać, że jakiś abzym może być

Nie można wykluczać, że jakiś abzym może być

korzystny, podczas gdy inne mogą powodować

korzystny, podczas gdy inne mogą powodować

ujemne skutki

ujemne skutki



Zasugerowano, że astma oskrzelowa może brać się z

Zasugerowano, że astma oskrzelowa może brać się z

działalności proteazy z autoabzymami, powodując

działalności proteazy z autoabzymami, powodując

deficyt VIP, który odgrywa główna role w patofizjologii.

deficyt VIP, który odgrywa główna role w patofizjologii.



Hydrolizującą tyroglobulinę uważa się za pozytywny

Hydrolizującą tyroglobulinę uważa się za pozytywny

czynnik, odkąd zminimalizowała odpowiedź AI na

czynnik, odkąd zminimalizowała odpowiedź AI na

tyroglobulinę i mogli zapobiec tworzeniu się z

tyroglobulinę i mogli zapobiec tworzeniu się z

immunoprecipitates. Z drugiej strony, przeciwciała

immunoprecipitates. Z drugiej strony, przeciwciała

anty-VIP są cytotoksyczne, i myszy uodporniły na

anty-VIP są cytotoksyczne, i myszy uodporniły na

antypeptyd IgGs z ludzkich surowic nabawiając się

antypeptyd IgGs z ludzkich surowic nabawiając się

astmy.

astmy.

Biologiczna rola abzymów

Biologiczna rola abzymów



Jak podano wcześniej, podczas ostatnich miesięcy

Jak podano wcześniej, podczas ostatnich miesięcy

ciąży „pamięć immunologiczna" matki "gromadzi

ciąży „pamięć immunologiczna" matki "gromadzi

informacje" o związkach chemicznych, które mogą

informacje" o związkach chemicznych, które mogą

krzywdzić niemowlęta, i produkuja przeciwciała dla

krzywdzić niemowlęta, i produkuja przeciwciała dla

tych związków chemicznych na początku laktacji.

tych związków chemicznych na początku laktacji.

Zasugerowaliśmy, że aktywność DNA-ase i RNA-ase

Zasugerowaliśmy, że aktywność DNA-ase i RNA-ase

przeciwciał z ludzkiego mleka są w stanie nie tylko

przeciwciał z ludzkiego mleka są w stanie nie tylko

neutralizować wirusowy i bakteryjny kwas

neutralizować wirusowy i bakteryjny kwas

nukleinowy przez tworzenie kompleksów z nimi,

nukleinowy przez tworzenie kompleksów z nimi,

lecz także móc je hydrolizować; aktywność DNA-

lecz także móc je hydrolizować; aktywność DNA-

ase wskazuje na możliwość, że te abzymy mogą

ase wskazuje na możliwość, że te abzymy mogą

chronić noworodki przez hydrolizę kwasu

chronić noworodki przez hydrolizę kwasu

nukleinowego czynników infekcyjnych.

nukleinowego czynników infekcyjnych.

Działanie naturalnych

Działanie naturalnych

abzymów

abzymów



Poliklonalne abzymy zazwyczaj posiadają główną cechę

Poliklonalne abzymy zazwyczaj posiadają główną cechę

subfrakcji każdej dolegliwości i kierowane są przeciwko

subfrakcji każdej dolegliwości i kierowane są przeciwko

chorobowo-specyficznemu antygenowi, poprzez ich

chorobowo-specyficznemu antygenowi, poprzez ich

specyficzność, kinetykę i optymalne warunki. Jednakże

specyficzność, kinetykę i optymalne warunki. Jednakże

RNaza, DNaza i amylaza abzymów od pacjentów z taką

RNaza, DNaza i amylaza abzymów od pacjentów z taką

samą chorobą autoagresyjną może wykazywać się dużą

samą chorobą autoagresyjną może wykazywać się dużą

rozmaitością w katalitycznych parametrach.

rozmaitością w katalitycznych parametrach.



Znaleziono korelację aktywności abzymów z postępem

Znaleziono korelację aktywności abzymów z postępem

albo zahamowaniem ludzkich chorób

albo zahamowaniem ludzkich chorób

autoimmunizacyjnych i z biochemicznymi i

autoimmunizacyjnych i z biochemicznymi i

immunologicznymi parametrami, które charakteryzują te

immunologicznymi parametrami, które charakteryzują te

choroby. We wczesnych etapach chorob katalityczne

choroby. We wczesnych etapach chorob katalityczne

abzymy łatwo mogą być wykryte w okresach

abzymy łatwo mogą być wykryte w okresach

początkowych tych chorób. Na przykład, surowica ~ 90 %

początkowych tych chorób. Na przykład, surowica ~ 90 %

pacjentów sklerozy zawiera abzymy DNazy, podczas gdy

pacjentów sklerozy zawiera abzymy DNazy, podczas gdy

tylko 17 % z tych pacjentów charakteryzują się

tylko 17 % z tych pacjentów charakteryzują się

podniesionym stężeniem przeciwciał anty-DNA.

podniesionym stężeniem przeciwciał anty-DNA.

Działanie naturalnych

Działanie naturalnych

abzymów

abzymów



Przeciwciała odgrywaja ważna role w

Przeciwciała odgrywaja ważna role w

patogenezie Hashimoto (HT). IgG 65%

patogenezie Hashimoto (HT). IgG 65%

pacjentów z HT posiadało aktywność DNazy i

pacjentów z HT posiadało aktywność DNazy i

RNazy, aby to skorelować z biochemicznymi i

RNazy, aby to skorelować z biochemicznymi i

immunologicznymi parametrami porównano

immunologicznymi parametrami porównano

je z hormonem tarczycy. Założono liniowe

je z hormonem tarczycy. Założono liniowe

związki pomiędzy proporcją pacjentów

związki pomiędzy proporcją pacjentów

mających abzymy a wzrostem TSH, i między

mających abzymy a wzrostem TSH, i między

procentem pacjentów ze zmniejszonym

procentem pacjentów ze zmniejszonym

stężeniem hormonów tarczycy.

stężeniem hormonów tarczycy.

Działanie naturalnych

Działanie naturalnych

abzymów

abzymów



Wszyscy pacjenci ze wzrostem TSH i/lub bardzo

Wszyscy pacjenci ze wzrostem TSH i/lub bardzo

niskim stężeniem tyroksyny, które charakteryzują

niskim stężeniem tyroksyny, które charakteryzują

typową niedoczynność tarczycy, surowica

typową niedoczynność tarczycy, surowica

zawierająca abzymy wykazała korelację aktywności

zawierająca abzymy wykazała korelację aktywności

abzymówz uszkodzeniem tarczycy, podczas gdy

abzymówz uszkodzeniem tarczycy, podczas gdy

pacjenci w okresie początkowym albo podczas

pacjenci w okresie początkowym albo podczas

złagodzenia nie mają albo mają zredukowaną

złagodzenia nie mają albo mają zredukowaną

aktywność abzymów. Powszechnie używana terapia

aktywność abzymów. Powszechnie używana terapia

pacjentów HT tyroksyną powodującą wzrost hormonu

pacjentów HT tyroksyną powodującą wzrost hormonu

we krwi bez wzrostu stężenia abzymów.

we krwi bez wzrostu stężenia abzymów.

Immunosupresyjny lek plaquenil znacznie zredukował

Immunosupresyjny lek plaquenil znacznie zredukował

aktywność DNazy przeciwciał skorelowanych ze

aktywność DNazy przeciwciał skorelowanych ze

wzrostem stężenia hormonu tarczycy i polepszył stan

wzrostem stężenia hormonu tarczycy i polepszył stan

pacjenta bez dodatkowego leczenia hormonalnego.

pacjenta bez dodatkowego leczenia hormonalnego.

Podsumowanie

Podsumowanie



Abzymy mogą być ważnymi mediatorami

Abzymy mogą być ważnymi mediatorami

immunologicznej obrony, regulacji i

immunologicznej obrony, regulacji i

autoimmunologicznego zaburzenia czynności. Ocena

autoimmunologicznego zaburzenia czynności. Ocena

stopnia w którym abzymy przyczyniają się do tych

stopnia w którym abzymy przyczyniają się do tych

biologicznych zjawisk, wymaga kontynuowania nauk nad

biologicznych zjawisk, wymaga kontynuowania nauk nad

katalizą następującą po doświadczalnej immunizacji i

katalizą następującą po doświadczalnej immunizacji i

chorobach autoimmunizacyjnych, jak również obserwację

chorobach autoimmunizacyjnych, jak również obserwację

mechanizmu katalizy przez przeciwciała i ich

mechanizmu katalizy przez przeciwciała i ich

podjednostki. Najwyższej wagi z technicznego punktu

podjednostki. Najwyższej wagi z technicznego punktu

widzenia są dalsze badania nad sztucznym i naturalnym

widzenia są dalsze badania nad sztucznym i naturalnym

abzymem celem rozumienia ich strukturalnej funkcji,

abzymem celem rozumienia ich strukturalnej funkcji,

umożliwiając produkcję katalizatorów dostosowanych do

umożliwiając produkcję katalizatorów dostosowanych do

indywidualnych potrzeb w celu wykorzystania ich do

indywidualnych potrzeb w celu wykorzystania ich do

potencjalnego leczenia. Racjonalny projekt z określonymi

potencjalnego leczenia. Racjonalny projekt z określonymi

abzymami i nowatorskie katalityczne funkcje, selektywny

abzymami i nowatorskie katalityczne funkcje, selektywny

podział struktury białka daje wielką obietnicę ze względu

podział struktury białka daje wielką obietnicę ze względu

na niespotykany poziom kontroli in vivo związków białko -

na niespotykany poziom kontroli in vivo związków białko -

białko.

białko.