该抗体同源性建模预测方案之后是抗体-受体 Pyrx 对接和分子动力学模拟。这三种主要方法用于可视化准确的抗体-受体结合区域和最终结构的结合稳定性。
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该抗体同源性建模预测方案之后是抗体-受体 Pyrx 对接和分子动力学模拟。这三种主要方法用于可视化准确的抗体-受体结合区域和最终结构的结合稳定性。
单链片段可变 (scFv) 抗体以前由可变轻链和重链构建,这些链由 (Gly4-Ser) 3 接头连接。接头是使用分子建模软件作为环结构创建的。在这里,我们介绍了一种对与表皮生长因子受体 (EGFR) 相互作用的完整 scFv 抗体进行计算机 分析的方案。同源建模,使用蛋白质-蛋白质对接的 Pyrx 以及相互作用的 scFv 抗体和 EGFR 的分子动力学模拟首先,作者使用蛋白质结构建模程序和 Python 进行同源建模,并对抗体 scFv 结构进行建模。研究人员下载了 Pyrx 软件作为对接研究的平台。分子动力学模拟使用建模软件运行。结果表明,当 MD 模拟进行能量最小化时,蛋白质模型的结合能最低 (-5.4 kcal/M)。此外,本研究中的 MD 模拟显示,当结构的运动急剧增加到 7.2 Å 时,对接的 EGFR-scFv 抗体稳定 20-75 ns。总之,进行了 计算机分析,scFv 抗体的分子对接和分子动力学模拟证明了所设计的免疫治疗药物 scFv 作为 EGFR 特异性药物治疗的有效性。
蛋白质(配体和受体)的构象变化总是基于基于结构的功能而发生。研究蛋白质可能的结合沟和预测稳定的结合相互作用是制备药物以更好地在人体中使用的一种先进方法。同源建模后进行对接和分子动力学模拟是一种简单的方法,可以准确预测受体残基与用作特异性个性化药物的构建抗体之间结合的稳定相互作用 1,2。预测的模型结构可以显示配体-受体结合位点的构象变化和重排,特别是在抗体-受体界面处。这些变化的原因有很多,例如侧链的旋转、全局结构变换或更复杂的修改。同源建模的主要原因是区分蛋白质的三级结构与其一级结构 2,3。
一种称为表皮生长因子受体 (EGFR) 的酪氨酸激酶受体在癌细胞中起着许多生物学作用,包括细胞凋亡 4,5、分化 6,7、细胞周期进程 8,9、发育 9,10 和转录11。EGFR 是乳腺癌的知名治疗靶点之一12。常规激酶活性(如 EGFR)的过表达通常会导致癌细胞进展,这可以被多种癌症抑制剂抑制13。表皮生长因子受体 (EGFR) 被用作专门构建用于对抗该受体的单链片段变量的受体。其预测结构用于测试抗体结合活性。
在本文中,使用建模软件、Python 脚本和同源建模方法14,15 对 scFv 抗体结构进行建模。可以从受体和配体的蛋白质和氨基酸序列构建同源模型16,17。此外,采用分子对接等先进的生物信息学技术来预测小分子配体如何与正确的靶结合位点结合。对接将平衡针对多种疾病的新药的开发。考虑了绑定行为 5,18。
此外,分子对接是促进和加速配体-受体结合发展的关键技术。分子对接使科学家能够虚拟筛选针对靶蛋白的配体库,并预测配体与靶受体蛋白的结合构象和亲和力。分子动力学模拟 (MNS) 展示了残基如何在空间中移动,模拟抗体向受体的运动,并最终为抗体设计工作提供信息。这项研究是对网格框尺寸的新预测,它决定了 scFv 抗体如何与 EGFR 结合,以及在 MDsimulation 中检测该结合的能量和时间。
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1. 单链片段可变 (scFv) 蛋白的二级结构预测
2. 模板选择和 scFv 和 EGFR 3D 结构预测和同源建模
3. 受体二级结构预测和评价
4. 蛋白质-蛋白质对接
5. EGFR-scFv 抗体对接复合物的分子动力学模拟(MD 模拟)
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使用噬菌体展示技术,从小鼠 B 细胞杂交瘤系 C3A820,21 产生 scFv 基因抗 EGFR。根据 Chua 等人22,VH 和 VL 结构的单链片段可变 (scFv) 结构模型是分开构建的。之后,模型以使用 RasMol 生产的色带的形式可见。然后,使用分子建模软件,使用合成肽 [Gly4Ser]3 连接单独建模的 VH 和 VL 结构。配体与受体的相互作用以局部结构的形式触发,该结构会改变称为可变末端的结合位点。抗体蛋白结构中发现的互补决定区 (CDR) 为表位结合产生天然的开槽结合 3,23。抗原结合导致 CDR 构象变化,使残基 183 具有理想的形状,并促进残基的适当物理化学性质。与其比较抗体结合分子和抗体未结合分子的晶体结构,不如对结合过程进行动态检查被认为是了解潜在变构 3D 机制的最佳方法23
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EGFR 是乳腺癌的主要靶受体。EGFR 过表达会增加世界各地的乳腺癌病例。同时,单链片段变量等特异性抗体是通过血液循环容易移动且在体内清除率快的抗体。抗体是一种明智的解决方案,也是一种有效的免疫治疗药物37。因此,基于结构的药物设计必须识别专门针对靶受体 (EGFR) 起作用的抑制药物,例如 scFv 抗体。基于 计算机药物 设计,本研究的研究人员致力于试验 scFv 抗体-EGFR 或蛋白质-蛋白质对接结构的稳定性,作为基于结构的药物设计。本研究采用 MD 模拟方法研究对接结构作为乳腺癌抑制剂药物的稳定性和准确性。先前研究21 中提到的分子生物学实验分析表明,scFv 抗体能够以极强的亲和力和特异性结合 EGFR。
这种方法被认为是证明受体和抗体对接结构之间结合相互作用稳定性的成功方法,这在许多研究中都提到了38,39
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作者没有什么可披露的。
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| Autodock 软件 | Center for Computational structural Biology | AutoDock (scripps.edu) | |
| Desmond Maestro 19.4 软件 | 薛定谔 | www.schrodinger.com | |
| 下载 Discovery Studio 2021 | 达索系统 | https://discover.3ds.com/discovery-studio-visualizer-download。 | |
| Modeler 版本 9.24[17] | 加利福尼亚 | https://salilab.org/modeller/9.24/release.html | |
| 3D 结构图片数据库 (pdbsum) | EMBL-EBI | www.ebi.ac.uk/thornton-srv/databases/pdbsum/ | |
| PyMOL 软件 | Schrodinger | PyMOL | pymol.org | |
| Pyrx 软件 | Sourceforge (源伪造 | 器) 从窗口下载 PyRx - 虚拟筛查工具 (sourceforge.net) | |
| Python 脚本 3.7.9 shell (64) | Python | Python 版本 Python 3.7.9 |Python.org | |
| SPDBV 软件 | Expasy | http://spdbv.vital-it.ch/disclaim.html |
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