2020 Fiscal Year Annual Research Report
Characterization of dynamics and functions of antibodies
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19J15602
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| Research Institution | Nagoya City University |
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Principal Investigator |
與語 理那 名古屋市立大学, 薬学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | IgG / Fc受容体 / 補体 / 高速原子間力顕微鏡 / 水素重水素交換質量分析 / 分子動力学シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、様々な物理化学的手法を駆使し、免疫グロブリンG (IgG)の動的構造と相互作用を捉えることで、IgGによるエフェクター機能発動における分子メカニズムの解明を目指した。これまでIgGのエフェクター機能発動の機構については、アロステリックモデルと会合モデルという２つのモデルが提唱されてきたが、その詳細な分子メカニズムは明らかとなっていなかった。
IgGは、抗原の認識を担うFab領域と、補体因子や免疫細胞上に存在するFc受容体と結合するFc領域が柔軟なヒンジで連結された構造をしている。分子動力学シミュレーションを用いた計算科学的アプローチにより、Fcのコンフォメーション空間を探査し、糖残基の除去がもたらす局所構造の変化がエフェクター分子との親和性を向上させる機構を明らかにしてきた。また、高速原子間力顕微鏡および水素重水素交換質量分析により、これまで明らかとなっていなかったFab領域とFc受容体の相互作用を見出すことに成功した。さらに、抗原膜上におけるIgGの振る舞いを観測することで、IgGが自発的に6量体からなるリング構造を形成することを見出した。このリング構造の形成はIgGのFc領域を介しており、ヒンジ領域の柔軟性もリング構造形成に重要であることも明らかにしてきた。また、IgGが機能を発動する場である血中などの夾雑環境に着目した核磁気共鳴法および細胞傷害活性の評価により、IgGは様々な血清成分との相互作用を介してエフェクター機能を発動していることが示唆された。
本研究により得られたIgG分子の動的高次構造および相互作用の理解を通じて、IgGによるエフェクター機能の発動メカニズムをめぐる2つのモデルは統合的に理解することが可能となり、抗原認識を契機とするエフェクター機能の発動制御について新たな描像を与えるものとなった。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] A feasibility study of inverse contrast-matching small-angle neutron scattering method combined with size exclusion chromatography using antibody interactions as model systems2021
Author(s)
Sato, N., Yogo, R., Yanaka, S., Martel, A., Porcar, L., Morishima, K., Inoue, R., Tominaga, T., Arimori, T., Takagi, J., Sugiyama, M. and Kato, K.
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Journal Title
J. Biochem.
Volume: 0
Pages: 1-8
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] NMR assignments of the N-glycans of the Fc fragment of mouse immunoglobulin G2b glycoprotein2021
Author(s)
Yanaka, S., Yamaguchi, Y., Takizawa, T., Miyanoiri,Y ., Yogo, R., Shimada, I. and Kato, K.
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Journal Title
Biomol. NMR Assign.
Volume: 15
Pages: 187-192
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Silkworm pupae function as efficient producers of recombinant glycoproteins with stable‐isotope labeling2020
Author(s)
Yagi, H., Yanaka, S., Yogo, R., Ikeda, A., Onitsuka, M., Yamazaki, T., Kato, T., Park, E.Y., Yokoyama, J. and Kato, K.
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Journal Title
Biomolecules
Volume: 10
Pages: 1482
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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