構造情報を基盤とした蛋白性抗原と抗体間相互作用の精密解析

• Project/Area Number: 00J06200
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Biophysics
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 白石 充典 東北大学, 大学院・工学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2000 – 2002
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2002)
• Budget Amount: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2002: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2001: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2000: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 抗原抗体相互作用 / X線結晶構造解析 / 熱力学的解析 / 速度論的解析 / 蛋白質間相互作用 / 蛋白質工学

Research Abstract

本研究ではニワトリリゾチーム(HEL)とHELに対するモノクローナル抗体HyHEL-10を例に、抗原抗体相互作用における特異性、親和性を決定する因子を明らかにすることを目的とする。
1、抗原抗体相互作用における抗体重鎖(H鎖)Tyr残基の役割の解明
HyHEL-10ではH鎖の抗原結合部位に4つのTyr残基(33位、50位、53位、58位)が存在し、相互作用に大きく寄与していると考えられる。ここではTyr33とTyr53に関する変異体(HY33AY53A、HY53A)についてHELとの複合体構造の精密化を行い、HY53Aについては相互作用の熱力学的解析を行った。この結果Tyr33の芳香環は相互作用の際にHELの誘導適合、CDR-H2ループの安定化など、相互作用に重要な役割を果たしていることが明らかになった。またTyr53は多くのファンデルワースル相互作用によりエンタルピーを獲得するが、同時に周辺構造を固くすることでエントロピー的に損していることが分かった。
2、抗原抗体相互作用における界面の水分子を介した水素結合の役割の解明
HyHEL10-HEL相互作用においては、軽鎖(L鎖)とHELの界面に多くの水分子が存在する。ここでは水分子を介した水素結合に関与するL鎖のTyr50、Ser91、Ser93について変異体(LY50F、LS91A、LS93A)を作製し、熱力学的解析およびHELとの複合体の結晶構造解析を行った。これらの変異体では獲得エンタルピーの大きな減少が見られたが、好ましいエントロピー変化により相殺されていた。またHELとの複合体構造は水分子の配置も含めて野生型とほぼ同じ構造であった。このことから界面の水分子を介した水素結合はエンタルピー的に寄与しているが、同時にエントロピー損失を伴う相互作用であることが明らかになった。これらの水素結合は複合体構造を局所的に固くしていると考えられる。

Research Products

• [Publications] Yokota Akiko: "The role of hydrogen bonding via interfacial water molecules in antigen-antibody complexation"The Journal of Biological Chemistry. 278. 5410-5418 (2003)