Stabilization of antibody structure upon association to a human carbonic anhydrase IX epitope studied by X-ray crystallography, microcalorimetry, and molecular dynamics simulations

0306923 - ÚMG 2009 RIV US eng J - Článek v odborném periodiku
Král, Vlastimil - Mader, Pavel - Collard, Renata - Fábry, Milan - Hořejší, Magdalena - Řezáčová, Pavlína - Kožíšek, Milan - Závada, Jan - Sedláček, Juraj - Rulíšek, Lubomír - Brynda, Jiří
Stabilization of antibody structure upon association to a human carbonic anhydrase IX epitope studied by X-ray crystallography, microcalorimetry, and molecular dynamics simulations.
[Stabilizace struktury protilátky po vazbě epitopu z lidské karbonické anhydrasy IX, studováno pomocí rentgenové krystalografie, mikrokalorimetrie a simulací molekulové dynamiky.]
Proteins-Structure, Function and Bioinformatics. Roč. 71, č. 3 (2008), s. 1275-1287. ISSN 0887-3585. E-ISSN 1097-0134
Grant CEP: GA MŠMT OE 210; GA MPO 2A-2TP1/076; GA MŠMT 1M0508; GA MŠMT 1M0505; GA MŠMT LC512; GA ČR GA203/02/0405
Výzkumný záměr: CEZ:AV0Z50520514; CEZ:AV0Z40550506
Klíčová slova: antigen-antibody recognition * CDR loop rearrangement * Fab crystal structure
Kód oboru RIV: EB - Genetika a molekulární biologie
Impakt faktor: 3.419, rok: 2008

Specific antibodies interfere with the function of human tumor-associated carbonic anhydrase IX (CA IX) and show potential as tools for anticancer interventions. Correlation between structural elements and thermodynamic parameters of the association of antibody fragment Fab M75 to a peptide corresponding to its epitope in the proteoglycan-like domain of CA IX is presented. Comparisons of the crystal structures of free Fab M75 and its complex with the epitope peptide reveal major readjustments of CDR-H1 and CDR-H3. In contrast, the overall conformations and positions of CDR-H2 and CDR-L2 remain unaltered, and their positively charged residues may thus present a fixed frame for epitope recognition. Adoption of the altered CDR-H3 conformation in the structure of the complex is accompanied by an apparent local stabilization. Used methods include: translation-libration-screw analysis, isothermal titration microcalorimetry, X-ray analysis, and molecular dynamics simulations.

Specifické protilátky vážící se na nádorově asociovanou lidskou karbonickou anhydrasu IX (CA IX) vykazují schopnost interferovat s její biologickou funkcí a mají potenciální využití v protinádorové terapii. Prezentované výsledky srovnávají strukturních základů s termodynamickými parametry vazby Fab fragmentu protilátky M75 s peptidem tvořícím její sekvenční epitop v CA IX. Po srovnání struktury volného Fab M75 s komplexem obsahujícím zmíněný epitopový peptid se ukázalo, že při vazbě epitopu dochází k významným strukturním přeskupením v CDR-H1 a CDR-H3. Naopak celkové konformace CDR-H2 a CDR-L2 se nezměnily, v nich obsažené kladně nabité postranní aminokyselinové řetězce zřejmě tvoří fixní kostru při rozpoznání epitopu. Přechod k alternativní konformaci CDR-H3 v komplexu s epitopem je doprovázen zjevnou lokální stabilizací. Použité metody zahrnují: translation-libration-screw (TLS), izotermální titrační mikrokalorimetrii, proteinovou krystalografii a molekulově dynamické simulace.
Trvalý link: http://hdl.handle.net/11104/0159818