Recherche immunitaire
Libre accès

Abstrait

Empilement et contribution énergétique des îlots aromatiques à l'interface de liaison des protéines d'anticorps

Di Wu, Jing Sun, Tianlei Xu, Shuning Wang, Guoqing Li, Yixue Li, Zhiwei Cao

Contexte : L'enrichissement et l'importance de certains résidus aromatiques, tels que Tyr et Trp, ont été largement remarqués aux interfaces de liaison des anticorps à partir de nombreux résultats expérimentaux et statistiques, dont certains ont même été identifiés comme des « points chauds » contribuant de manière significativement plus à l'affinité de liaison que d'autres acides aminés. Cependant, la manière dont ces résidus aromatiques influencent la liaison immunitaire mérite encore d'être étudiée plus en profondeur. Un examen à grande échelle a été effectué concernant l'environnement spatial local autour des résidus Tyr ou Trp interfaciaux. La contribution énergétique de ces résidus Tyr et Trp à l'affinité de liaison a ensuite été étudiée concernant 82 interfaces d'anticorps représentatives couvrant 509 complexes immuns de la base de données PDB et IMGT/3DstructureDB.

Résultats : L'analyse de connectivité des résidus interfaciaux a montré que Tyr et Trp avaient tendance à se regrouper dans les îles aromatiques spatiales (AI) plutôt que d'être distribuées de manière aléatoire aux interfaces des anticorps. Sur 82 complexes anticorps-antigène, 72 % (59) des interfaces contenaient des AI avec plus de 3 résidus aromatiques. Le test statistique par rapport à une distribution empirique a indiqué que l'existence d'AI était significative dans environ 60 % des interfaces d'anticorps représentatives. Deuxièmement, la perte de surface accessible au solvant (SASA) pour les chaînes latérales de résidus aromatiques entre l'état réellement encombré et l'état indépendant était bien corrélée à l'augmentation de la taille des AI de manière linéairement positive, ce qui indiquait que les chaînes latérales aromatiques des AI avaient tendance à prendre une conformation d'empilement compacte et ordonnée aux interfaces. Il est intéressant de noter que la perte de SASA des AI était également corrélée approximativement à l'écart moyen d'énergie libre de liaison entre les données théoriques et expérimentales pour les complexes immuns.

Conclusions : Les résultats de notre étude ont révélé l'existence et la signification statistique étendues de « l'île aromatique » (AI) composée de résidus Tyr et Trp regroupés spatialement aux interfaces des anticorps. L'agencement et l'empilement réguliers des chaînes latérales aromatiques dans l'AI pourraient probablement produire des effets coopératifs supplémentaires sur l'affinité de liaison qui a été observée pour la première fois grâce à l'analyse des données à grande échelle. Les résultats de ce travail fournissent non seulement des informations sur le rôle fonctionnel des résidus aromatiques dans l'interaction anticorps-antigène, mais peuvent également faciliter l'ingénierie des anticorps et les applications cliniques potentielles.