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Method Article
この抗体相同性モデリング予測プロトコルに続いて、抗体受容体Pyrxドッキングと分子動力学シミュレーションが行われます。これら3つの主要な方法は、正確な抗体-受容体結合領域と最終構造の結合安定性を視覚化するために使用されます。
一本鎖フラグメント可変(scFv)抗体は、以前は(Gly4-Ser)3リンカーによって結合された可変の軽鎖および重鎖で構築されていました。リンカーは、分子モデリングソフトウェアをループ構造として使用して作成しました。ここでは、上皮成長因子受容体(EGFR)と相互作用する完全なscFv抗体のin silico 解析のためのプロトコールを紹介します。相同性モデリングでは、タンパク質間ドッキングのPyrxと相互作用するscFv抗体とEGFRの分子動力学シミュレーション まず、著者らは相同性モデリングのためにタンパク質構造モデリングプログラムとPythonを使用し、抗体scFv構造を相同性のためにモデル化しました。研究者らは、ドッキング研究のプラットフォームとしてPyrxソフトウェアをダウンロードしました。分子動力学シミュレーションは、モデリングソフトウェアを使用して実行されました。その結果、MDシミュレーションでエネルギー最小化を行ったところ、タンパク質モデルの結合エネルギーが最も低かった(-5.4 kcal/M)ことがわかりました。また、本研究のMDシミュレーションでは、ドッキングしたEGFR-scFv抗体は、構造の動きが7.2 Åに急激に増加したとき、20-75 nsで安定していることが示されました。結論として、 in silico解析を行い、scFv抗体の分子ドッキングシミュレーションと分子動力学シミュレーションにより、設計した免疫治療薬scFvがEGFRに対する特異的薬物療法としての有効性を証明した。
タンパク質(リガンドと受容体)のコンフォメーション変化は、常に構造に基づく機能に基づいて起こります。タンパク質の可能な結合溝の研究と安定した結合相互作用の予測は、人体でより良く使用するための薬物を調製するための高度な方法です。ホモロジーモデリングとそれに続くドッキングおよび分子動力学シミュレーションは、受容体の残基と特定の個別化医療として使用される構築された抗体との間の結合の安定した相互作用を正確に予測するための簡単な方法です1,2。予測されたモデル構造は、特に抗体-受容体界面におけるリガンド-受容体結合部位の立体配座変化と再配列を示すことができます。これらの変更には、側鎖の回転、グローバルな構造変換、より複雑な変更など、多くの理由があります。ホモロジーモデリングの主な理由は、タンパク質の三次構造とその一次構造を区別することです2,3。
上皮成長因子受容体(EGFR)と呼ばれるチロシンキナーゼ受容体は、アポトーシス4,5、分化6,7、細胞周期進行8,9、発生9,10、転写11など、がん細胞で多くの生物学的役割を果たしています。EGFRは、乳がんの治療標的としてよく知られている12つです。EGFRのような規則的なキナーゼ活性の過剰発現は、通常、がん細胞の進行を招き、これは多くの種類のがん阻害剤によって抑制され得る13。上皮成長因子受容体(EGFR)は、この受容体に対して働くように特別に構築された一本鎖フラグメント変数の受容体として使用されました。その予測された構造は、抗体結合活性をテストするために使用されました。
この論文では、Pythonスクリプトと相同性モデリング法14,15を備えたモデリングソフトウェアを使用して、scFv抗体構造をモデル化しました。相同性モデルは、受容体およびリガンド16,17のタンパク質およびアミノ酸配列から構築することができる。さらに、分子ドッキングなどの高度なバイオインフォマティクス技術を使用して、低分子リガンドが正しい標的結合部位にどのように結合するかを予測しました。ドッキングは、複数の疾患を対象とした新薬の開発のバランスをとることになります。バインディング動作が考慮されます5,18。
さらに、分子ドッキングは、リガンド-受容体結合の発達を促進し、加速するための重要な技術です。分子ドッキングにより、科学者は標的タンパク質に対するリガンドのライブラリーを仮想的にスクリーニングし、標的受容体タンパク質に対するリガンドの結合コンフォメーションと親和性を予測できます。分子動力学シミュレーション(MNS)は、残基が空間内でどのように移動するかを実証し、抗体が受容体に向かう動きをシミュレートし、最終的に抗体設計の取り組みに情報を提供します。この研究は、scFv抗体がEGFRにどのように結合するか、およびMDsimulationでその結合のエネルギーと時間を検出する方法を決定するグリッドボックスの寸法の新しい予測です。
1. 一本鎖フラグメント変数(scFv)タンパク質の二次構造予測
2. テンプレート選択とscFvおよびEGFRの3次元構造予測とホモロジーモデリング
3. 受容体の二次構造の予測と評価
4. タンパク質間ドッキング
5. EGFR-scFv抗体ドッキング複合体の分子動力学シミュレーション(MDシミュレーション)
ファージディスプレイ技術を用いて、マウスB細胞ハイブリドーマ株C3A8からscFv遺伝子抗EGFRを作製した20,21。VH構造とVL構造の単鎖フラグメント変数(scFv)構造モデルは、Chua et al.22によると別々に構築されました。その後、モデルはRasMolを使用して作成されたリボンとして表示されました。次に、分子モデリ?...
EGFRは乳がんの主要な標的受容体です。EGFRの過剰発現は、世界中で乳がんの症例を増加させます。一方、一本鎖フラグメント変数などの特異的抗体は、血液循環を介して容易に移動し、体内でのクリアランスが速い抗体です。抗体は賢明な解決策であり、効果的な免疫療法薬である37。したがって、構造ベースの医薬品設計では、scFv抗体など、標的?...
著者は何も開示していません。
何一つ。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Autodock software | Center for Computational structural Biology | AutoDock (scripps.edu) | |
Desmond Maestro 19.4 software | Schrodinger | www.schrodinger.com | |
Download Discovery Studio 2021 | Dassault Systems | https://discover.3ds.com/discovery-studio-visualizer-download. | |
Modeler Version 9.24[17] | University of California | https://salilab.org/modeller/9.24/release.html | |
Pictorial database of 3D structures (pdbsum) | EMBL-EBI | www.ebi.ac.uk/thornton-srv/databases/pdbsum/ | |
PyMOL software | Schrodinger | PyMOL | pymol.org | |
Pyrx software | Sourceforge | Download PyRx - Virtual Screening Tool (sourceforge.net) | |
Python script 3.7.9 shell from the window (64) | Python | Python Release Python 3.7.9 | Python.org | |
SPDBV software | Expasy | http://spdbv.vital-it.ch/disclaim.html |
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