Сравнительный анализ трёхмерной структуры CDR H3 вариабельной части антител. СУНЦ МГУ Гузеев Виталий Руководители: Колясников О. В., Аржаник В. К.

Основа структуры CDR H3 CDR условно подразделяют на две части: торсо и апекс. Апекс на данный момент менее изучен, чем торсо. По строению торсо выделяют два основных типа CDR – изогнутый и вытянутый.[6]. Аминокислоты антител нумеруются по правилам, введённым Кабатом.[5] Изогнутый вариант структуры

Материалы и методы В ходе работы в качестве ресурсной базы использовалась база данных abdatabase 3_1 [10], структуры антител позаимствованы из Protein Data Bank [11]. Для визуализации структур использовалась программа PyMOL [12]. Вспомогательные скрипты для обработки данных написаны на языке программирования Python версии 2.7. Аминокислотные остатки были пронумерованы согласно Кабату.[5]. Интерфейс Pymol

Измерение угла х1 Для анализа ориентации ароматических остатков нами была выбрана позиция 100A. Первоначально был измерен угол χ1 (На иллюстрации а) угол между двумя плоскостями, образованными атомами N-Сα-Сβ и Сα- Сβ-Сγ. Диэдральный угол х1

Результаты измерения угла Иллюстрация отражает результаты измерения по разным типам аминокислот и в зависимости от длины CDR.По аминокислотному распределению видно, что в рассматриваемой позиции преобладает тирозин, самой редкой же аминокислотой является фенилаланин. Результаты измерения угла х1

Распределение по координатам с α атомов Целью построения пространственного распределения координат са атомов было выделение группы однородных по основным особенностям строения торсо структур для дальнейшего анализа выделенных структур.В данном координатном кластере находятся в пределах погрешности все са атомы, принадлежащие структурам, имеющим изогнутую структуру торсо, остальные координаты не сгруппировались в чёткие структуры. Распределение

Распределение по координатам вектора с α-Сβ Вектор са-сb показывает возникающее разделение, зависящее предположительно от ориентации интересующей нас позиции, так как распределение имеется внутри однородной выборки. По иллюстрации видно наличие двух строгих кластеров. По итогам визуализации некоторых структур из каждого было выявлено, что в большом кластере остатки в позиции 100A направлены в раствор, остатки же в малом кластере подразделяются на три типа. Распределение

I: Остатки, направленные внутрь глобулы 3GJE

II: Остатки, направленные в раствор В эту группу попадают структуры, имеющие вытянутую торсо часть CDR, но попавшие в однородный кластер с а из- за иной длины CDR, нежели у остальных структур. 1A6T, вытянутая структура

III: Остатки, параллельные касательной к поверхности глобулы Остатки, направленные наружу, у которых в позиции 100А находится фенилаланин, располагающийся параллельно белку и предельно близко к нему из-за невыгодности его расположения в растворе. В качестве причин, по которым Phe не всегда обращён внутрь белка, можно назвать указанные ранее большую длину цепи и отсутствие bulge. Предположительно, именно невыгодность помещения Phe в расположенную в норме на границе белка позицию 100А и является причиной редкости его в этой позиции. 1AD0, Phe

В ходе работы было показано наличие нескольких типичных конфигураций для пространственного положение аминокислоты 100A, показана связь положения с длиной CDR и типом остатка в данной позиции. Также показана корреляция положения этой аминокислоты с положением аминокислоты 100В. Заключение

Список литературы 1.А. Ройт, Дж. Бростофф, Д. Мейл. Иммунология. Москва: «Мир», Е.П. Альтшулер, Д.В. Серебряная, А.Г Катруха. Получение рекомбинативных антител и способы увеличения их аффинности. Успехи биологической химии. 50, 2010, с Vladimir Arzhanik, Darja Svistunova, Oleg Koliasnikov and Alexey M. Egorov, Interaction of antibodies with aromatic ligands: the role of pi-stacking. Journal of Bioinformatics and Computational Biology, Vol. 8, No. 3 (2010), pp D. Kuroda, H. Shirai, M. P. Jacobson, H. Nakamura. Computer-aided antibody design. Protein Engineering, Design & Selection, Vol. 25, No. 10 (2012), pp E. A. Kabat, T. T. Wu, H. M. Perry, et al., Sequences of proteins of immunological interest. Bethesda, MD: NIH, USA, V. Morea, A. Tramontano, M. Rustici et al., Conformations of the third hypervariable region in the VH domain of immunoglobulins, Journal of Molecular Biology, No. 275 (1998), pp H. Shirai, A. Kidera, H. Nakamura, Structural classication of CDR-H3 in antibodies, FEBS Lett No. 399(1996) pp H. Shirai, A. Kidera, H. Nakamura, H3-rules: identication of CDR-H3 structures in antibodies, FEBS Lett No. 455(1999) pp Oleg Koliasnikov, Miroslav Kiral, Vitaly Grigorenko and Alexey M. Egorov, Antibody CDR modeling rules: extensions for the case of absence of Arg H94 and Asp H101, Journal of Bioinformatics and Computational Biology, Vol. 4, No. 2 (2006) pp Самарин А., Аржаник В. Проект локальной базы данных пространственных структур антител. Колмогоровские чтения

Спасибо за внимание