Монотело - Monobody

Десятый домен фибронектина III типа (человек, PDB: 1ТТГ​)
Вариабельный домен антитела лямбда легкая цепь (человек, PDB: 2RHE​)

Моно тела синтетические связывающие белки, созданные с использованием домен фибронектина III типа (FN3) в качестве молекулярного каркаса. В частности, этот класс связывающих белков построен на основе диверсифицированной библиотеки 10-го домена FN3 фибронектина человека. Моно тела - простая и надежная альтернатива антителам для создания белков, связывающих мишень. В гибридный термин монотело был придуман в 1998 году группой Koide, которая опубликовала первую статью, демонстрирующую концепцию монотела с использованием десятого домена FN3 фибронектина человека.[1]

Монотела создаются из комбинаторные библиотеки в котором части каркаса FN3 диверсифицируются с помощью молекулярного дисплея и технологий направленной эволюции, таких как фаговый дисплей, дисплей мРНК и дисплей поверхности дрожжей.[2][3] Сообщалось о большом количестве монотипов, которые обладают высокой аффинностью и высокой специфичностью по отношению к их соответствующим мишеням.[4][5][6][7][8]

Монотела принадлежат к классу молекул, вместе называемых имитаторами антител (или миметики антител ) и альтернативные каркасы, призванные преодолеть недостатки природных молекул антител. Основное преимущество монотел перед обычными антителами состоит в том, что монотела можно легко использовать в качестве генетически кодируемых внутриклеточных ингибиторов, то есть вы можете экспрессировать ингибитор монотел в выбранной клетке, просто трансфекция клетка с вектором экспрессии монотела.[9][10] Это связано с характеристиками лежащего в основе каркаса FN3: небольшой (~ 90 остатков), стабильный, простой в производстве и отсутствие в нем дисульфидных связей, что позволяет получать функциональные монотела независимо от редокс потенциал клеточной среды, включая восстанавливающую среду цитоплазмы и ядра.[нужна цитата ] Напротив, большинство антител и их фрагментов зависят от образования дисульфидных связей, и они должны производиться в окислительной среде.

Технология монотела была принята в биотехнологической промышленности, в первую очередь Adnexus, биотехнологическая компания, которая была частью Бристоль-Майерс Сквибб с 2007 года под названием Adnectins (первоначально как Trinectins его предшественник, Phylos[11]). Примером является пегдинетаниб (Ангиосепт), антагонист из рецептор фактора роста эндотелия сосудов 2 (VEGFR-2), перешедший в фазу II клинические испытания исследование лечения глиобластома в октябре 2007 г.[12][13]

Структура

Собственная леска FN3 состоит из 94 аминокислоты и имеет молекулярная масса около 10 кДа, в пятнадцать раз меньше, чем IgG типа антител и сопоставимы с размером одного вариабельный домен антитела. Они основаны на строении человека. фибронектин, а точнее его десятой внеклеточный домен III типа. Этот домен имеет структуру, аналогичную вариабельным доменам антител, с семью бета-листы формируя бета-сэндвич и три открытых петли с каждой стороны, соответствующих трем регионы, определяющие комплементарность.[14][15][16] Моно тела не имеют сайтов связывания для ионов металлов и центрального дисульфидная связь.

Проекты библиотеки Monobody

Монотела с высоким сродством и специфичностью к различным целевым молекулам могут быть получены из комбинаторных библиотек, в которых части каркаса FN3 диверсифицированы. Есть два различных дизайна библиотек монотелов, которые оказались успешными. Первый тип изменяет некоторые или все циклы BC (между вторым и третьим бета-листами), DE (между четвертым и пятым бета-листами) и FG (между шестым и седьмым листами).[17][18] Такой дизайн позволяет создавать разнообразные позиции на выпуклой поверхности, которые подходят для работы с вогнутыми поверхностями, такими как активные центры ферментов. Второй тип изменяет положения в некоторых или во всех цепях C, D, F и G (или в 3-й, 4-й, 6-й и 7-й) цепях в дополнение к петлям CD и FG.[19] Такая конструкция создает более плоскую, слегка вогнутую поверхность, подходящую для нацеливания на поверхности, обычно участвующие в белок-белковых взаимодействиях.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Коидэ А., Бейли К.В., Хуанг Х, Койде С. (декабрь 1998 г.). «Домен фибронектина типа III как каркас для новых связывающих белков». J. Mol. Биол. 284 (4): 1141–51. Дои:10.1006 / jmbi.1998.2238. PMID  9837732.
  2. ^ Коидэ С., Коиде А., Липовшек Д. (2012). «Связывающие мишени белки на основе 10-го домена фибронектина человека III типа (10Fn3) ". Meth. Энзимол. 503: 135–56. Дои:10.1016 / B978-0-12-396962-0.00006-9. PMID  22230568.
  3. ^ Коиде А, Войчик Дж., Гилбрет Р.Н., Хои Р.Дж., Коиде С. (2012). «Обучение старых лесов новым трюкам: монотела, построенные с использованием альтернативных поверхностей каркасов FN3». J. Mol. Биол. 415 (2): 393–405. Дои:10.1016 / j.jmb.2011.12.019. ЧВК  3260337. PMID  22198408.
  4. ^ Войчик Дж., Ханшель О, Гребиен Ф., Каупе И., Беннетт К.Л., Баркинг Дж., Джонс Р.Б., Коиде А., Суперти-Фурга Дж., Коиде С. (2010). «Сильный и высокоспецифичный ингибитор монотел FN3 домена Abl SH2». Nat. Struct. Мол. Биол. 17 (4): 519–27. Дои:10.1038 / nsmb.1793. ЧВК  2926940. PMID  20357770.
  5. ^ Гильбрет Р.Н.; Truong K; Маду I; и другие. (Май 2011 г.). «Изоформ-специфические монотельские ингибиторы малых убиквитин-связанных модификаторов, разработанные с использованием структурно-ориентированного дизайна библиотеки». Proc. Natl. Акад. Sci. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. 108 (19): 7751–6. Дои:10.1073 / pnas.1102294108. ЧВК  3093456. PMID  21518904.
  6. ^ Гребиен Ф., Хантчел О, Войчик Дж., Каупе И., Ковачич Б., Вырзуки А.М., Гиш Г.Д., Черни-Рейтерер С., Коиде А., Беуг Х., Поусон Т., Валент П., Коиде С., Суперти-Фурга Г. (2011). «Нацеливание на интерфейс SH2-киназы в Bcr-Abl ингибирует лейкемогенез». Клетка. 147 (2): 306–19. Дои:10.1016 / j.cell.2011.08.046. ЧВК  3202669. PMID  22000011.
  7. ^ Sha F, Gencer EB, Georgeon S, Koide A, Yasui N, Koide S, Hantschel O (2013). «Рассечение сигнальной сети BCR-ABL с использованием высокоспецифичных ингибиторов монотел к доменам SHP2 SH2». Proc. Natl. Акад. Sci. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. 110 (37): 14924–9. Дои:10.1073 / пнас.1303640110. ЧВК  3773763. PMID  23980151.
  8. ^ Стокбридж РБ, Коиде А., Миллер С., Коиде С. (2014). «Доказательство двойной топологии архитектуры F-каналов Fluc с монотельными блокираторами». Nat Commun. 5: 5120. Дои:10.1038 / ncomms6120. ЧВК  4265568. PMID  25290819.
  9. ^ Гребиен Ф., Хантчел О, Войчик Дж., Каупе И., Ковачич Б., Вырзуки А.М., Гиш Г.Д., Черни-Рейтерер С., Коиде А., Беуг Х., Поусон Т., Валент П., Коиде С., Суперти-Фурга Г. (2011). «Нацеливание на интерфейс SH2-киназы в Bcr-Abl ингибирует лейкемогенез». Клетка. 147 (2): 306–19. Дои:10.1016 / j.cell.2011.08.046. ЧВК  3202669. PMID  22000011.
  10. ^ Sha F, Gencer EB, Georgeon S, Koide A, Yasui N, Koide S, Hantschel O (2013). «Рассечение сигнальной сети BCR-ABL с использованием высокоспецифичных ингибиторов монотел к доменам SHP2 SH2». Proc. Natl. Акад. Sci. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. 110 (37): 14924–9. Дои:10.1073 / пнас.1303640110. ЧВК  3773763. PMID  23980151.
  11. ^ Сюй Л., Аха П, Гу К., Куймелис Р.Г., Курц М., Лам Т., Лим А.С., Лю Х., Лозе П.А., Сан Л., Вен С., Вагнер Р.В., Липовсек Д. (2002). «Направленная эволюция имитаторов высокоаффинных антител с использованием отображения мРНК». Chem. Биол. 9 (8): 933–42. Дои:10.1016 / с1074-5521 (02) 00187-4. PMID  12204693.
  12. ^ Номер клинического исследования NCT00562419 для "CT-322 в лечении пациентов с рецидивирующей мультиформной глиобластомой и комбинированной терапии иринотеканом" ClinicalTrials.gov
  13. ^ Блум Л., Калабро В. (июль 2009 г.). «FN3: в клинику поступает новый протеиновый каркас». Drug Discov. Сегодня. 14 (19–20): 949–55. Дои:10.1016 / j.drudis.2009.06.007. PMID  19576999.
  14. ^ Коидэ А, Коидэ С (2007). «Моно тела: имитаторы антител на основе каркаса домена фибронектина типа III». Методы Мол. Биол. 352: 95–109. Дои:10.1385/1-59745-187-8:95. ISBN  978-1-59745-187-1. PMID  17041261.
  15. ^ Войчик Дж., Ханшель О, Гребиен Ф., Каупе И., Беннетт К.Л., Баркинг Дж., Джонс Р.Б., Коиде А., Суперти-Фурга Дж., Коиде С. (2010). «Мощный и высокоспецифичный ингибитор монотел FN3 домена Abl SH2». Nat. Struct. Мол. Биол. 17 (4): 519–27. Дои:10.1038 / nsmb.1793. ЧВК  2926940. PMID  20357770.
  16. ^ Гильбрет Р.Н.; Truong K; Маду I; и другие. (Май 2011 г.). «Изоформ-специфические ингибиторы монотел малых убиквитин-связанных модификаторов, разработанные с использованием структурно-ориентированного дизайна библиотеки». Proc. Natl. Акад. Sci. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. 108 (19): 7751–6. Дои:10.1073 / pnas.1102294108. ЧВК  3093456. PMID  21518904.
  17. ^ Коидэ А., Бейли К.В., Хуанг Х, Койде С. (декабрь 1998 г.). «Домен фибронектина типа III как каркас для новых связывающих белков». J. Mol. Биол. 284 (4): 1141–51. Дои:10.1006 / jmbi.1998.2238. PMID  9837732.
  18. ^ Войчик Дж., Хантчел О, Гребиен Ф., Каупе И., Беннетт К.Л., Баркинг Дж., Джонс Р.Б., Коиде А., Суперти-Фурга Дж., Коиде С. (2010). «Сильный и высокоспецифичный ингибитор монотел FN3 домена Abl SH2». Nat. Struct. Мол. Биол. 17 (4): 519–27. Дои:10.1038 / nsmb.1793. ЧВК  2926940. PMID  20357770.
  19. ^ Коиде А, Войчик Дж., Гилбрет Р.Н., Хои Р.Дж., Коиде С. (2012). «Обучение старых лесов новым трюкам: монотела, построенные с использованием альтернативных поверхностей каркасов FN3». J. Mol. Биол. 415 (2): 393–405. Дои:10.1016 / j.jmb.2011.12.019. ЧВК  3260337. PMID  22198408.