Nyt lille antistoffragment - et værdifuldt værktøj i krystallografi

Antistoffer er et kraftfuldt våbensystem til at forsvare vores krop mod angribere som bakterier og vira. Hvert antistof består af fire aminosyrepolypeptidkæder:to tunge kæder og to lette kæder forbundet for at danne et Y-formet molekyle. Antistoffer genkender et specifikt antigen, der er unikt for dets mål, da de besidder de antigenbindingssteder, der er placeret ved de øvre spidser af Y. Mens antistofbaserede terapier er blevet etableret som lægemidler i frontlinjen, der er gjort lidt fremskridt i brugen af ​​antistoffer som forskningsværktøjer til opdagelse af små molekyler, især inden for røntgenkrystallografi.

Røntgenkrystallografi er en teknik, der bruger røntgendiffraktionsmønstre til at bestemme høj opløsning, tredimensionelle strukturer af molekyler såsom proteiner, små organiske molekyler, og materialer. Den største udfordring i røntgenkrystallografiske tilgange er fortsat produktionen af ​​højkvalitets diffraktionskrystaller.

I de seneste år, der er stigende brug af antistoffragmenter som krystallisations-chaperoner for at hjælpe med den strukturelle bestemmelse af ellers "ukrystalliserbare" eller "udugelige" målproteiner. Grundlaget for strategien er at øge sandsynligheden for at opnå velordnede krystaller ved at minimere den konformationelle heterogenitet i målproteinet.

Det mest almindeligt anvendte antistoffragmentformat er Fab-formatet, men det er vanskeligt at producere i bakterielle ekspressionssystemer på grund af dets store og komplekse struktur. Fv-fragmentet af antistoffet, som kun indeholder en tung og en let kæde, ville være ideel til denne applikation takket være dens enkle og lille arkitektur. Imidlertid, Fv bruges sjældent, fordi de to kæder let adskilles, fører til tab af funktion.

Nu, et team af forskere fra Osaka University har designet et nyt enkeltkædet Fv-fragment med forbedret produktionskompatibilitet, stabilitet og krystallisation, samtidig med at det oprindelige molekyles bindingsevne bevares. De har for nylig offentliggjort deres resultater i Structure.

"Vi producerede med succes et nyt fragment ved at fusionere en anti-parallel spiral-spiral-struktur afledt af et bestemt domæne af et humant enzym, Mst1 kinase, til antigenbindingsstederne af et antistof, " studielederforfatter Takao Arimori forklarer. "Det resulterende kimære molekyle, Fv-spænde, var funktionelt og strukturelt ækvivalent med Fv for det originale antistof. "

Især skift fra Fab til Fv-spænde-format forbedrede markant den antistof-assisterede krystallisering af to biologisk vigtige proteiner, de ekstracellulære domæner integrin a6b1 og sorLasorLA. Integrin a6b1 spiller en væsentlig rolle i vedhæftningen af ​​iPS -celler og ES -celler samt mange levercancerceller til basalmembranen, et ekstracellulært proteinnetværksfundament til stede i væv i de fleste celler og organer, mens sorLA er proteinreceptor impliceret i Alzheimers sygdom.

"Den universelle anvendelighed af Fv-låsens design til storstilet og billig produktion gør den ønskværdig til industrielle anvendelser. Desuden, dens høje varmestabilitet er en stor fordel for immunterapier, " siger den tilsvarende forfatter Junichi Takagi. "Bortset fra området for strukturel biologi, vi forventer, at Fv-låsens design vil bidrage til udvidelsen af ​​allerede fremtrædende antistofbrug i både grundlæggende og anvendte videnskaber."