Иммунные исследования
Открытый доступ

Абстрактный

Стекинг и энергетический вклад ароматических островов в интерфейс связывания белков антител

Ди Ву, Цзин Сунь, Тяньлэй Сюй, Шунин Ван, Гоцин Ли, Исюэ Ли, Живэй Цао

Предыстория: Обогащение и важность некоторых ароматических остатков, таких как Tyr и Trp, были широко замечены в интерфейсах связывания антител из многих экспериментальных и статистических результатов, некоторые из которых даже были идентифицированы как «горячие точки», вносящие значительно больший вклад в сродство связывания, чем другие аминокислоты. Однако то, как эти ароматические остатки влияют на иммунное связывание, все еще заслуживает дальнейшего изучения. Было проведено масштабное исследование локальной пространственной среды вокруг интерфейсных остатков Tyr или Trp. Затем был изучен энергетический вклад этих остатков Tyr и Trp в сродство связывания в отношении 82 репрезентативных интерфейсов антител, охватывающих 509 иммунных комплексов из базы данных PDB и IMGT/3DstructureDB.

Результаты: Анализ связности интерфейсных остатков показал, что Tyr и Trp имели тенденцию к кластеризации в пространственные ароматические острова (AI), а не были распределены случайным образом на интерфейсах антител. Из 82 комплексов антитело-антиген 72% (59) интерфейсов содержали AI с более чем 3 ароматическими остатками. Статистический тест против эмпирического распределения показал, что существование AI было значительным примерно в 60% репрезентативных интерфейсов антител. Во-вторых, потеря площади поверхности, доступной растворителю (SASA) для боковых цепей ароматических остатков между фактически переполненным состоянием и независимым состоянием хорошо коррелировала с размером AI, увеличивающимся линейно положительным образом, что указывало на то, что ароматические боковые цепи в AI имели тенденцию принимать компактную и упорядоченную конформацию укладки на интерфейсах. Интересно, что потеря SASA AI также примерно коррелировала с усредненным разрывом свободной энергии связывания между теоретическими и экспериментальными данными для иммунных комплексов.

Выводы: Результаты нашего исследования выявили широкое существование и статистическую значимость «ароматического острова» (AI), состоящего из пространственно сгруппированных остатков Tyr и Trp на интерфейсах антител. Регулярное расположение и укладка ароматических боковых цепей в AI, вероятно, могут создавать дополнительные кооперативные эффекты для связывающей аффинности, которая впервые наблюдалась в ходе крупномасштабного анализа данных. Открытие в этой работе не только дает представление о функциональной роли ароматических остатков во взаимодействии антитело-антиген, но также может облегчить инженерию антител и потенциальное клиническое применение.