結構生物化學/酶/催化抗體

催化抗體是可以透過結合類似於特定反應過渡態的化學基團來增強體內一些化學和代謝反應的抗體。當生物體用半抗原分子免疫時，會產生催化抗體。半抗原分子通常被設計成類似於代謝反應的過渡態。

抗體就像身體計程車兵，對抗不需要的物質。例如，當身體感染細菌或病毒時，它們就會被分泌出來。當身體被細菌或病毒感染時，動物會產生具有與入侵者某些分子特徵完全互補的結合位點的抗體。因此，抗體可以識別並僅結合入侵者，將其識別為外來物質，並導致免疫系統其餘部分將其破壞。當動物注射分子時，也會產生大量抗體，這個過程稱為免疫。用於免疫的小分子稱為半抗原。通常，只有大分子才能透過免疫有效地引發抗體，因此小分子半抗原必須在實際免疫之前連線到一個大的蛋白質分子上，稱為載體蛋白。用半抗原-載體蛋白結合物免疫後產生的抗體與半抗原互補，因此特異性結合半抗原。

通常，抗體分子只是結合，它們不會催化反應。然而，當動物用專門設計用來引發具有能夠催化化學反應的結合口袋的抗體的半抗原分子免疫時，就會產生催化抗體。例如，在最簡單的例子中，抗體結合口袋內的結合力被用來穩定過渡態和中間體，從而降低反應的能壘並提高其速率。當抗體具有一個與過渡態或中間體結構在三維幾何形狀和電荷分佈方面都互補的結合位點時，就會發生這種情況。這種互補性透過鼓勵底物採用類似過渡態的幾何形狀和電荷分佈來導致催化。不僅降低了所需反應的能壘，而且可以防止導致不需要產物的其他幾何形狀和電荷分佈，從而提高反應選擇性。

製造具有與過渡態互補的結合口袋的抗體很複雜，因為真正的過渡態和大多數反應中間體是不穩定的。因此，無法分離真正的過渡態或中間體，也無法將其用作免疫的半抗原。相反，使用所謂的過渡態類似物分子。過渡態類似物分子是穩定的分子，它們只是在幾何形狀和電荷分佈方面類似於感興趣反應的過渡態（或中間體）。在過渡態類似物分子類似於真正的反應過渡態或中間體的程度上，引發的抗體也將與該過渡態或中間體互補，從而導致該反應的催化加速。

催化抗體與在免疫過程中用於產生它們的過渡態類似物半抗原結合非常緊密。過渡態類似物半抗原僅結合而不與催化抗體反應。例如，是底物，類似的酯分子，發生了反應。因此，過渡態類似物半抗原可以透過結合在抗體結合口袋中干擾催化反應，從而阻止任何底物分子結合和反應。這種由過渡態類似物半抗原引起的抑制在催化抗體中總是觀察到的，並被用作催化抗體是任何觀察到的催化反應的原因的第一級證明。

抗體催化的重要特徵是，與酶不同，可以透過使用適當設計的半抗原將所需的反應選擇性程式設計到抗體中。催化抗體幾乎總是表現出高度的底物選擇性。此外，已經產生了具有區域選擇性的催化抗體，足以在通常在沒有抗體的情況下觀察到其他產物的反應中產生單一產物。

最後，透過用半抗原的單手版本（僅左手或僅右手）免疫，已經產生了催化抗體，並且只有具有相同手性的底物才能作為所得催化抗體的底物。最終結果是在抗體催化的反應中觀察到高度的立體選擇性。

Abzymes 是人工催化抗體，來源於“抗體”和“酶”這兩個詞。它們是具有催化特性或進行催化的單克隆抗體。