Affilin - Affilin

3D struktura affilinu založená na gama-B krystalin (PDB: 2JDG​)

Affilins jsou umělé bílkoviny navržen tak, aby selektivně vázal antigeny. Affilinové proteiny jsou strukturně odvozeny z člověka ubikvitin (historicky také z gama-B krystalin ). Affilinové proteiny jsou konstruovány modifikací povrchově exponovaných aminokyseliny těchto proteinů a izolovány zobrazovacími technikami, jako je fágový displej a screening. Podobají se protilátky v jejich afinitě a specificitě k antigenům, ale ne ve struktuře,[1] což z nich dělá typ protilátkové mimetikum. Affilin byl vyvinut společností Scil Proteins GmbH jako potenciální novinka biofarmaceutické léky, diagnostika a afinitní ligandy.[2]

Struktura

Lidský krystalin gama-B, divokého typu (PDB: 2JDF). Beta vlákna, která tvoří beta listy jsou zbarveny modře.

Dva proteiny, gama-B krystalin a ubikvitin, byly popsány jako základní struktury pro Affilinové proteiny. Určité aminokyseliny v těchto proteinech lze nahradit jinými, aniž by došlo ke ztrátě strukturální integrity, což je proces vytvářející oblasti schopné vázat různé antigeny, v závislosti na tom, které aminokyseliny jsou vyměňovány. V obou typech je vazebná oblast obvykle umístěna v beta list struktura,[1][3] zatímco vazebné oblasti protilátek, tzv regiony určující doplňkovost, jsou flexibilní smyčky.[4]

Na základě gama krystalinu

Historicky byly molekuly affilinu založeny na gama krystalin, rodina proteinů nalezených v oční čočka z obratlovců, včetně lidí. Skládá se ze dvou identických domén s převážně strukturou beta listu a celkovou molekulovou hmotností asi 20kDa.[5] Osm povrchově exponovaných aminokyselin 2, 4, 6, 15, 17, 19, 36 a 38 je vhodných pro modifikaci.[6]

Na základě ubikvitinu

Lidský ubikvitin, divokého typu (PDB: 1UBQ). The N-terminál beta řetězec je druhý shora, směřující doprava; the C-terminál pramen je ten vpředu, směřující doprava a dolů. Vyměnitelné aminokyseliny jsou umístěny vlevo nahoře.

Ubikvitin Jak název napovídá, je vysoce konzervovaným proteinem všudypřítomně v eukaryoty. Skládá se ze 76 aminokyselin ve tři a půl alfa šroubovice vinutí a pět pramenů tvořících beta list.[3] Například osm povrchově exponovaných vyměnitelných aminokyselin 2, 4, 6, 62, 63, 64, 65 a 66 je umístěno na začátku první N-terminál beta řetězec (2, 4, 6), na nedalekém začátku C-terminál vlákno a smyčka vedoucí k němu (63–66). Výsledné proteiny Affilinu mají hmotnost přibližně 10 kDa.[7]

Vlastnosti

Molekulární hmotnost proteinů Affilin na bázi krystalinu a ubikvitinu je pouze osmina nebo šestnáctina IgG protilátka. To vede ke zlepšené propustnosti tkání, tepelná stabilita až do 90 ° C (195 ° F) a stabilita vůči proteázám i kyselinám a základny. Ten umožňuje affilinovým proteinům procházet střevo, ale stejně jako většina bílkovin nejsou absorbovány do krevního řečiště. Renální odbavení, dalším důsledkem jejich malé velikosti, je důvod jejich krátké plazmy poločas rozpadu, obecně nevýhodou pro potenciální léky.[1]

Výroba

Molekulární knihovny affilinových proteinů jsou generovány randomizací sad aminokyselin pomocí mutageneze metody. Substitucí vybraných aminokyselin na potenciálním vazebném místě se získá 198 ≈ 17 000 000 000 možných kombinací (např .: osm aminokyselin substituovaných 19 aminokyselinami). Cystein je vyloučen z důvodu jeho odpovědnosti za formu disulfidové vazby. Například v proteinu Affilin obsahujícím dvě modifikované molekuly ubikvitinu je vyměněno až 14 aminokyselin,[8] což má za následek 8 × 1017 kombinace, ale ne všechny jsou realizovány v dané knihovně.

Dalším krokem je výběr Affilinových proteinů, které vážou požadovaný cílový protein. Za tímto účelem zobrazovací techniky, jako je fágový displej nebo ribozomový displej Jsou používány. Vhodné druhy jsou izolovány a charakterizovány fyzicky, chemicky a farmakologicky. Následná dimerizace nebo multimerizace může prodloužit plazmatický poločas a v důsledku avidita afinita k cílovému proteinu. Alternativně mohou být generovány multispecifické molekuly Affilinu, které vážou různé cíle současně. Radionuklidy nebo cytotoxiny mohou být konjugovány s proteiny Affilinu, což z nich dělá potenciální nádor terapeutika a diagnostika. Konjugace cytokiny byl také testován in vitro.[9]

Produkci affilinových proteinů ve velkém měřítku usnadňuje E-coli a další organismy běžně používané v biotechnologiích.[1]

Reference

  1. ^ A b C d Ebersbach, H .; Fiedler, E .; Scheuermann, T .; Fiedler, M .; Stubbs, M. T .; Reimann, C .; Proetzel, G .; Rudolph, R .; Fiedler, U. (2007). „Affilin – nové vazebné molekuly založené na lidském γ-B-krystalininu, proteinu všech β-listů“. Journal of Molecular Biology. 372 (1): 172–185. doi:10.1016 / j.jmb.2007.06.045. PMID  17628592.
  2. ^ Hej, T .; Fiedler, E .; Rudolph, R .; Fiedler, M. (2005). "Umělé proteiny nevázající protilátky pro farmaceutické a průmyslové aplikace". Trendy v biotechnologii. 23 (10): 514–22. doi:10.1016 / j.tibtech.2005.07.007. PMID  16054718.
  3. ^ A b Vijay-Kumar, S .; Bugg, C.E .; Cook, W. J. (1987). "Struktura ubikvitinu rafinovaná při rozlišení 1,8". Journal of Molecular Biology. 194 (3): 531–544. doi:10.1016/0022-2836(87)90679-6. PMID  3041007.
  4. ^ Abbas AK a Lichtman AH (2003). Buněčná a molekulární imunologie (5. vydání). Saunders, Filadelfie. ISBN  0-7216-0008-5.
  5. ^ Jaenicke, R .; Slingsby, C. (2001). "Objektivové krystaly a jejich mikrobiální homology: struktura, stabilita a funkce". Kritické recenze v biochemii a molekulární biologii. 36 (5): 435–99. doi:10.1080/20014091074237. PMID  11724156.
  6. ^ WO 0104144  Výroba beta-plátovaných bílkovin se specifickými vazebnými vlastnostmi. Fiedler, U .; Rudolph, R. Datum vydání: 18. 1. 2001.
  7. ^ WO 2006040129  Proteinové konjugáty pro použití v terapii, diagnostice a chromatografii. Fiedler, E .; Ebersbacher, H .; Hej, Th .; Fiedler, U. / Scil Proteins GmbH. Datum vydání: 2006-04-20.
  8. ^ "Affilin Scaffold". Scil bílkoviny. Citováno 2010-07-29.
  9. ^ „Affilin Conjugates“. Scil bílkoviny. Citováno 2010-07-29.

externí odkazy