Блог

Jun 04, 2023

Влияние фукозилирования ядра Fc и изотипа легкой цепи на гибкость IgG1

Коммуникационная биология, том 6, Номер статьи: 237 (2023) Цитировать эту статью 847 Доступов 3 Подробности Altmetric Metrics N-гликозилирование играет ключевую роль в модуляции биологической активности моноклональных

Биология связи, том 6, Номер статьи: 237 (2023) Цитировать эту статью

847 Доступов

3 Альтметрика

Подробности о метриках

N-гликозилирование играет ключевую роль в модуляции биоактивности моноклональных антител (мАт), а также изотип легкой цепи (LC) может влиять на их физико-химические свойства. Однако исследование влияния таких особенностей на конформационное поведение моноклональных антител является большой проблемой из-за очень высокой гибкости этих биомолекул. В этой работе мы исследуем с помощью ускоренной молекулярной динамики (aMD) конформационное поведение двух коммерческих иммуноглобулинов G1 (IgG1), представляющих антитела κ и λ LC, как в их фукозилированной, так и в афукозилированной формах. Наши результаты показывают, посредством идентификации стабильной конформации, как комбинация фукозилирования и изотипа LC модулирует поведение шарнира, конформацию Fc и положение гликановых цепей - все факторы, потенциально влияющие на связывание с FcγR. Эта работа также представляет собой технологическое усовершенствование в конформационном исследовании моноклональных антител, что делает AMD подходящим подходом для уточнения экспериментальных результатов.

Большинство клинически доступных моноклональных антител (мАт) представляют собой иммуноглобулин G1 (IgG1)1 из-за их более высокой стабильности и мощных эффекторных функций по отношению к другим подклассам IgG. МКА состоят из трех доменов: двух фрагментных антигенсвязывающих доменов (Fab) и одного кристаллизующегося фрагмента (Fc), включая тяжелые и легкие цепи (HC и LC соответственно), оба содержат вариабельные и константные области. Вариабельные домены отвечают за адаптивный иммунный ответ или, в случае коммерческих моноклональных антител, за избирательное связывание целевого антигена. Антитела могут представлять два разных изотипа LC, а именно κ и λ2. Соотношение антител, содержащих κ или λ LC, значительно варьируется среди видов3, и, учитывая около 100 одобренных терапевтических моноклональных антител, лишь немногие содержат λ LC4. Опубликовано немного исследований по функциональному и структурному сравнению между этими двумя изотипами, что указывает на различия в кооперативности и гибкости Fab-доменов5, а также в структурных свойствах областей, определяющих комплементарность (CDRs)6. Способность IgG1 активировать иммунную систему путем взаимодействия Fc со специфическими рецепторами Fcγ (FcγR) считается ключевым аспектом, также регулируемым N-гликозилированием консервативного Asn297 в Fc7,8. Изменение длины, состава и заряда гликанов может повлиять на структурную целостность и конформацию домена Fc, тем самым изменяя аффинность связывания с FcγR и влияя на иммунный ответ9,10. В частности, фукозилирование ядра может влиять на антителозависимую клеточную цитотоксичность (ADCC), поскольку оно снижает аффинность связывания IgG1 с FcγRIIIa (рецептор с низкой аффинностью, активируемый)1,11,12,13,14,15,16, 17.

Несмотря на эти наблюдения, структурная роль различий ЛК в модуляции функционального поведения этих биомолекул, как с точки зрения распознавания антигена, так и с точки зрения активации эффекторной функции, никогда не исследовалась. В некоторых исследованиях18,19 были предложены гипотезы для объяснения эффекта фукозилирования на эффекторные функции, но они фокусировались только на Fc, не принимая во внимание роль шарнирного и Fab-доменов. В нашей предыдущей работе20 мы предположили, что присутствие фукозы может модулировать конформационное поведение всего моноклонального антитела, вызывая предпочтение Т-образной конформации, в принципе менее подходящей для связывания с рецептором. В соответствии с нашими предыдущими результатами, Spiteri et al. продемонстрировали, как гликаны могут вводить структурные ограничения, путем сравнения гликозилированных и агликозилированных IgG1. Эта работа показывает, что удаление гликанов влияет на разделение Fab-Fc, модулируя гибкость белка, позволяя антителу исследовать другое конформационное пространство и влияя на связывание с FcγRs21. В этой работе мы исследуем роль фукозы и двух изотипов LC в структурном поведении IgG1, используя инновационный подход in silico для mAb, основанный на сочетании классического и ускоренного молекулярно-динамического моделирования (cMD и amd соответственно). ). Было проведено сравнение афукозилированной (G0) и фукозилированной (G0F) форм адалимумаба и авелумаба, двух коммерческих IgG1, которые являются хорошими моделями антител к κ и λ LC, что позволяет предположить ключевую роль λ LC в модуляции динамики IgG1. Насколько нам известно, сочетание стандартных и расширенных методов отбора проб никогда не использовалось в контексте конформационного поведения моноклональных антител. Соответственно, наши результаты могут проложить путь к новым будущим перспективам (экспериментальным и вычислительным) в исследовании гибкости антител.