抗体の仕組み

Nature Communications volume 14、記事番号: 1705 (2023) この記事を引用 5791 アクセス 20 Altmetric Metrics の詳細細菌性病原体は、人間の攻撃を回避するために複雑なメカニズムを進化させてきました。

Nature Communications volume 14、記事番号: 1705 (2023) この記事を引用

5791 アクセス

20 オルトメトリック

メトリクスの詳細

細菌性病原体は、免疫調節酵素の産生など、人間の免疫系を回避する複雑な機構を進化させてきました。化膿レンサ球菌血清型は、2 つのマルチモジュール型エンド-β-N-アセチルグルコサミニダーゼ、EndoS および EndoS2 を分泌します。これらは、IgG Fc 上の Asn297 にある保存された N-グリカンを特異的に脱グリコシル化し、抗体媒介エフェクター機能を無効にします。何千もの既知の炭水化物活性酵素の中で、EndoS と EndoS2 は、グリカン成分だけではなく、糖タンパク質基質のタンパク質部分に特異的な酵素のほんの一握りにすぎません。ここでは、IgG1 Fc フラグメントと複合体を形成した EndoS の cryoEM 構造を示します。小角X線散乱、アラニン走査突然変異誘発、加水分解活性測定、酵素反応速度論、核磁気共鳴および分子動力学解析と組み合わせて、EndoSおよびEndoS2によるIgG抗体の認識および特異的脱グリコシル化のメカニズムを確立します。私たちの結果は、臨床およびバイオテクノロジー用途向けに抗体およびグリカン選択性を備えた新規酵素を設計するための合理的な基礎を提供します。

化膿性連鎖球菌（A 群連鎖球菌、GAS）は、軽度の皮膚感染症や上気道感染症に加え、生命を脅かす症状や感染後の免疫関連疾患を引き起こすグラム陽性病原菌です1。免疫系を回避して宿主の定着を促進するために、GAS は多種多様な機構を採用していますが、最も注目すべきは、免疫グロブリン G (IgG) 抗体などの免疫系の重要な分子を選択的に不活化する酵素の分泌です (図 1)。 1a)2. EndoS3 および EndoS24 は、IgG 抗体の結晶化可能フラグメント (Fc) 領域上の Asn297 結合 N-グリカンを加水分解する、さまざまな GAS 血清型によって産生されるエンド-β-N-アセチルグルコサミニダーゼ (ENGase) です。 EndoS は M1 を含むいくつかの GAS 血清型によって分泌されますが、EndoS2 はもっぱら M49 GAS 血清型によって分泌されます4。これらの ENGase は、グリカン成分だけでなく、糖タンパク質基質のタンパク質成分に特異的な、希少なクラスの炭水化物活性酵素の最も著名なメンバーです。このクラスの酵素によるタンパク質特異性のメカニズムはまだ説明されていません。 Asn297 結合 N-グリカンは、IgG が Fc γ 受容体 (FcγR) および補体 C1q に結合するために必要であり、抗体媒介エフェクター機能をトリガーします 5、6、7、8。したがって、これらの酵素の活性は、IgG 抗体の Fc 領域によって媒介されるエフェクター機能を無効にし、細菌の生存と毒性を増加させます9。したがって、IgG 特異的 ENGase は、さまざまな動物モデルにおいて自己免疫疾患を改善することが示されています 10、11、12、13。さらに、EndoS および EndoS2 は、均一な糖型 14、15、16、17 および薬物結合体 18、19 を含む抗体の化学酵素合成のための強力なツールです。血清中の IgG 抗体の Fc 領域 N-グリカンは、33 を超える異なるグリコフォームで構成され 20、その独特の化学構造は、FcγR への Fc の結合や抗体の安定性と半減期を変化させることでエフェクター機能を調節します 21。抗体ベースの治療薬は、がん、自己免疫、感染症などのヒトの多様な疾患の治療に使用される最も著名かつ拡大しているクラスの薬剤の 1 つであり 22、その安全性と有効性に影響を与える異種の糖鎖を使用して製造されます 21。 EndoS と EndoS2 は、両方の酵素が無傷の IgG 抗体に対して厳密に特異的であること、および化学酵素的アプローチを使用して均一な N-グリカンを IgG 抗体に転移できるそれぞれのグリコシンターゼ変異体の発見により、Fc グリカンのリモデリングに特に有用です 23,24 (図1b)。定義されたグリコフォームを持つ抗体の生成は、抗体の機能に対する各グリコフォームの役割を理解するためだけでなく、定義された治療的、診断的、および薬物動態学的特性を持つ抗体の産生にとっても重要です25。

1.5 was reached. Ampicillin (100 µg/mL) was used as selecting agent through the expression. Unless otherwise stated, bacteria were grown at 37 °C under shaking (220 rpm). Cells for inoculation of 10 mL M9+/D2O minimal medium with a starting OD600 of 0.1 were harvested by centrifugation, and excess of TB medium was removed. In all M9+/D2O minimal media, 3 g L−1 of 15N-ammonium chloride (Deutero) and 3 g L−1 of deuterated 12C-glucose (1,2,3,4,5,6,6-d7, Deutero) were used as the principal nitrogen and carbon sources, respectively. The next morning 2 mL of the starter culture were spin-down, supernatant was removed, and cells were transferred into 20 mL of freshly prepared M9+/D2O minimal medium. When an OD600 of 0.4 was reached, the culture volume was increased to 90 ml and cells were grown until an OD600 of 0.6–0.8 was reached. At this point, the temperature of the incubator was reduced to 16 °C and 10 mL of M9+/D2O minimal medium containing the desired labeled precursors and amino acids were added86. Amounts of isotopically labeled precursors for selective methyl labeling are given in Supplementary Table 4. Protein expression was induced with the addition of 1 mM or 0.5 mM isopropyl β-D-1-thio-galactopyranoside (IPTG) for EndoS2 or EndoBT constructs, respectively. Cells were harvested when the maximal cell density was reached and stored at -20 °C. Labeled protein was purified28,42 and stored at 4 °C./p>

スウェーデン、グランゲスバーグ鉄鉱石プロジェクト

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