Epitop - Epitope
An epitop, také známý jako antigenní determinant, je součástí antigen které uznává imunitní systém konkrétně uživatelem protilátky, B buňky nebo T buňky. Například epitop je specifický kousek antigenu, na který se váže protilátka. Část protilátky, která se váže na epitop, se nazývá a paratope. Ačkoli epitopy jsou obvykle jiné než vlastní proteiny, sekvence odvozené od hostitele, které lze rozpoznat (jako v případě autoimunitních onemocnění), jsou také epitopy.
Epitopy z protein antigeny jsou rozděleny do dvou kategorií, konformační epitopy a lineární epitopy, na základě jejich struktury a interakce s paratopem.[1] Konformační a lineární epitopy interagují s paratopem na základě 3-D konformace přijaté epitopem, která je určena povrchovými vlastnostmi zapojených zbytků epitopu a tvarem nebo terciární struktura dalších segmentů antigenu. Konformační epitop je tvořen 3-D konformací přijatou interakcí diskontinuálních aminokyselinových zbytků. Naproti tomu lineární epitop je tvořen 3-D konformací přijatou interakcí sousedících aminokyselinových zbytků. Lineární epitop není určen pouze primární struktura zúčastněných aminokyselin. Zbytky, které lemují takové aminokyselinové zbytky, stejně jako vzdálenější aminokyselinové zbytky antigenu ovlivňují schopnost primární struktura zbytky k přijetí 3-D konformace epitopu.[2][3][4][5][6] Podíl konformačních epitopů není znám.[Citace je zapotřebí ]
Funkce
Epitopy T buněk
T buňka epitopy[7] jsou prezentovány na povrchu buňka prezentující antigen, kde jsou vázáni MHC molekuly. U lidí se specializují na profesionální buňky prezentující antigen MHC třídy II peptidy, zatímco většina jaderných somatické buňky představují peptidy MHC I. třídy. Epitopy T buněk prezentované MHC třída I molekuly jsou obvykle peptidy o délce 8 až 11 aminokyselin, zatímco molekuly MHC třídy II představují delší peptidy o délce 13–17 aminokyselin,[8] a neklasické molekuly MHC také představují nepeptidové epitopy, jako jsou glykolipidy.
B buněčné epitopy
Část antigenu, na kterou se váží imunoglobulin nebo protilátky, se nazývá epitop B-buněk.[9] Podobně jako epitopy T buněk lze epitopy B buněk rozdělit do dvou skupin: konformační nebo lineární.[9] Epitopy B buněk jsou hlavně konformační.[10][11] Při uvažování o kvartérní struktuře existují další typy epitopů.[11] Epitopy, které jsou maskované, když se agregují proteinové podjednotky, se nazývají kryptotopy.[11] Neotopy jsou epitopy, které jsou rozpoznávány pouze ve specifické kvartérní struktuře a zbytky epitopu mohou zahrnovat více proteinových podjednotek.[11] Neotopy nejsou rozpoznány, jakmile se podjednotky disociují.[11]
Křížová aktivita
Epitopy jsou někdy křížově reaktivní. Tuto vlastnost využívá imunitní systém při regulaci antiidiotypovými protilátkami (původně navrhl laureát Nobelovy ceny) Niels Kaj Jerne ). Pokud se protilátka váže na epitop antigenu, paratop by se mohl stát epitopem pro další protilátku, která se na ni potom váže. Pokud je tato druhá protilátka třídy IgM, její vazba může zvýšit regulaci imunitní odpovědi; pokud je druhá protilátka třídy IgG, její vazba může downregulovat imunitní odpověď.[Citace je zapotřebí ]
Mapování epitopů
Epitopy T buněk
Epitopy MHC třídy I a II lze spolehlivě předpovědět pouze výpočetními prostředky,[12] ačkoli ne všechny predikční algoritmy epitopů T-buněk in-silico jsou ve své přesnosti ekvivalentní.[13] Existují dvě hlavní metody předpovídání vazby peptid-MHC: založené na datech a založené na struktuře.[9] Metody založené na struktuře modelují strukturu peptid-MHC a vyžadují velkou výpočetní sílu.[9] Metody založené na datech mají vyšší prediktivní výkon než metody založené na struktuře.[9] Metody založené na datech předpovídají vazbu peptid-MHC na základě peptidových sekvencí, které vážou molekuly MHC.[9] Identifikací epitopů T-buněk mohou vědci sledovat, fenotypovat a stimulovat T-buňky.[14]
B buněčné epitopy
Existují dvě hlavní metody mapování epitopů: strukturální nebo funkční studie.[15] Metody strukturního mapování epitopů zahrnují rentgenovou krystalografii, nukleární magnetickou rezonanci a elektronovou mikroskopii.[15] Rentgenová krystalografie komplexů Ag-Ab je považována za přesný způsob strukturálního mapování epitopů.[15] Nukleární magnetickou rezonanci lze použít k mapování epitopů pomocí údajů o komplexu Ag-Ab.[15] Tato metoda nevyžaduje tvorbu krystalů, ale může fungovat pouze na malých peptidech a proteinech.[15] Elektronová mikroskopie je metoda s nízkým rozlišením, která dokáže lokalizovat epitopy na větší antigeny, jako jsou virové částice.[15]
Metody pro funkční mapování epitopů často používají k určení vazby protilátky vazebné testy, jako je Western blot, dot blot a / nebo ELISA.[15] Soutěžní metody se snaží zjistit, zda se dvě monoklonální protilátky (mAB) mohou vázat na antigen současně nebo soutěžit navzájem o to, aby se vážily na stejném místě.[15] Další technika zahrnuje vysokou propustnost mutageneze, strategie mapování epitopů vyvinutá pro zlepšení rychlého mapování konformačních epitopů na strukturně složitých proteinech.[16] Mutageneze používá náhodně / místně řízené mutace na jednotlivých zbytcích k mapování epitopů.[15] Mapování epitopů B-buněk lze použít pro vývoj protilátkových terapeutik, vakcín na bázi peptidů a imunodiagnostických nástrojů.[15]
Epitopové značky
Epitopy se často používají v proteomika a studium dalších genových produktů. Použitím rekombinantní DNA genetické sekvence kódující epitopy, které jsou rozpoznávány běžnými protilátkami, mohou být fúzovány s genem. Následující syntéza, výsledná značka epitopu umožňuje protilátce najít protein nebo jiný genový produkt umožňující laboratorní techniky pro lokalizaci, čištění a další molekulární charakterizaci. Běžné epitopy používané pro tento účel jsou Myc-tag, Značka HA, VLAJKA, Značka GST, 6xJeho,[17] Značka V5 a OLLAS.[18] Peptidy mohou být také vázány proteiny, které tvoří kovalentní vazby na peptid, což umožňuje nevratnou imobilizaci[19] Tyto strategie byly také úspěšně použity při vývoji designu vakcín zaměřených na „epitopy“.[20][21]
Vakcíny na bázi epitopů
První vakcína na bázi epitopu byla vyvinuta v roce 1985 Jacobem a kol.[22] Vakcíny na bázi epitopu stimulují humorální a buněčné imunitní reakce pomocí izolovaných epitopů B-buněk nebo T-buněk.[22] Tyto vakcíny mohou ke zvýšení své účinnosti používat více epitopů.[22] K nalezení epitopů pro použití pro vakcínu se často používá mapování in silico.[22] Jakmile jsou nalezeny kandidátské epitopy, konstrukty jsou konstruovány a testovány na účinnost vakcíny.[22] Zatímco vakcíny na bázi epitopů jsou obecně bezpečné, jedním možným vedlejším účinkem jsou cytokinové bouře.[22]
Neoantigenní determinant
A neoantigenní determinant je epitop na a neoantigen, což je nově vytvořený antigen který imunitní systém dříve nerozpoznal.[23] Neoantigeny jsou často spojovány s nádorové antigeny a nacházejí se v onkogenních buňkách.[24] Neoantigeny a v širším smyslu neoantigenní determinanty mohou být vytvořeny, když protein podstoupí další modifikaci v biochemické cestě, jako je glykosylace, fosforylace nebo proteolýza. To změnou struktury proteinu může produkovat nové epitopy, které se nazývají neoantigenní determinanty, protože vedou k novým antigenní determinanty. Uznání vyžaduje samostatné, konkrétní protilátky.
Viz také
- Seskupování epitopů
- Mimotop
- Odotop
- Polyklonální reakce B buněk
- Proteinová značka
- Značení proteinů TimeSTAMP
- Kryptotop
Reference
- ^ Huang J, Honda W (duben 2006). „CED: konformační databáze epitopů“. Imunologie BMC. 7: 7. doi:10.1186/1471-2172-7-7. PMC 1513601. PMID 16603068.
- ^ Anfinsen CB (červenec 1973). "Zásady, které řídí skládání proteinových řetězců". Věda. 181 (4096): 223–30. Bibcode:1973Sci ... 181..223A. doi:10.1126 / science.181.4096.223. PMID 4124164.
- ^ Bergmann CC, Tong L, Cua R, Sensintaffar J, Stohlman S (srpen 1994). „Diferenciální účinky lemujících zbytků na prezentaci epitopů z chimérických peptidů“. Journal of Virology. 68 (8): 5306–10. doi:10.1128 / JVI.68.8.5306-5310.1994. PMC 236480. PMID 7518534.
- ^ Bergmann CC, Yao Q, Ho CK, Buckwold SL (říjen 1996). „Hraniční zbytky mění antigenicitu a imunogenicitu vícejednotkových CTL epitopů“. Journal of Immunology. 157 (8): 3242–9. PMID 8871618.
- ^ Briggs S, Price MR, Tendler SJ (1993). „Jemná specificita rozpoznávání protilátek u epiteliálních mucinů asociovaných s karcinomem: vazba protilátek na syntetické peptidové epitopy“. European Journal of Cancer. 29A (2): 230–7. doi:10.1016 / 0959-8049 (93) 90181-E. PMID 7678496.
- ^ Craig L, Sanschagrin PC, Rozek A, Lackie S, Kuhn LA, Scott JK (srpen 1998). „Role struktury v křížové reaktivitě protilátek mezi peptidy a složenými proteiny“. Journal of Molecular Biology. 281 (1): 183–201. doi:10.1006 / jmbi.1998.1907. PMID 9680484.
- ^ Steers NJ, Currier JR, Jobe O, Tovanabutra S, Ratto-Kim S, Marovich MA a kol. (Červen 2014). "Návrh oblastí sousedících s epitopem pro optimální generování epitopů CTL". Vakcína. 32 (28): 3509–16. doi:10.1016 / j.vaccine.2014.04.039. PMID 24795226.
- ^ Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P (2002). Molekulární biologie buňky (4. vydání). New York: Garland Science. p. 1401. ISBN 978-0-8153-3218-3.
- ^ A b C d E F Sanchez-Trincado JL, Gomez-Perosanz M, Reche PA (28. 12. 2017). „Základy a metody pro predikci epitopů T a B buněk“. Journal of Immunology Research. 2017: 2680160. doi:10.1155/2017/2680160. PMC 5763123. PMID 29445754.
- ^ El-Manzalawy Y, Honavar V (listopad 2010). „Nedávný pokrok v metodách predikce epitopů B-buněk“. Výzkum imunomu. 6 Suppl 2 (Suppl 2): S2. doi:10.1186 / 1745-7580-6-S2-S2. PMC 2981878. PMID 21067544.
- ^ A b C d E Schutkowski M, Reineke U, eds. (2009). Protokoly mapování epitopů. Metody v molekulární biologii ™. 524. Totowa, NJ: Humana Press. doi:10.1007/978-1-59745-450-6. ISBN 978-1-934115-17-6. S2CID 29203458.
- ^ Koren E, De Groot AS, Jawa V, Beck KD, Boone T, Rivera D a kol. (Červenec 2007). „Klinická validace„ in silico “predikce imunogenicity lidského rekombinantního terapeutického proteinu“. Klinická imunologie. 124 (1): 26–32. doi:10.1016 / j.clim.2007.03.544. PMID 17490912.
- ^ De Groot AS, Martin W (květen 2009). „Snižování rizika, zlepšování výsledků: bioinženýrství méně imunogenních proteinových terapeutik“. Klinická imunologie. 131 (2): 189–201. doi:10.1016 / j.clim.2009.01.009. PMID 19269256.
- ^ Peters B, Nielsen M, Sette A (duben 2020). "Předpovědi epitopu T buněk". Výroční přehled imunologie. 38 (1): 123–145. doi:10,1146 / annurev-imunol-082119-124838. PMID 32045313.
- ^ A b C d E F G h i j Potocnakova L, Bhide M, Pulzova LB (2016). „Úvod do mapování epitopů B-buněk a do predikce epitopu Silico“. Journal of Immunology Research. 2016: 6760830. doi:10.1155/2016/6760830. PMC 5227168. PMID 28127568.
- ^ Davidson E, Doranz BJ (září 2014). „Vysoce výkonný přístup k mutagenezi brokovnic k mapování epitopů protilátek proti B-buňkám“. Imunologie. 143 (1): 13–20. doi:10.1111 / imm.12323. PMC 4137951. PMID 24854488.
- ^ Walker J, Rapley R (2008). Příručka molekulárních biologických metod. Humana Press. p. 467. ISBN 978-1-60327-374-9.
- ^ Novus, Biologicals. „Značka epitopu OLLAS“. Novus Biologicals. Citováno 23. listopadu 2011.
- ^ Zakeri B, Fierer JO, Celik E, Chittock EC, Schwarz-Linek U, Moy VT, Howarth M (březen 2012). „Peptidová značka tvořící rychlou kovalentní vazbu k proteinu prostřednictvím inženýrství bakteriálního adhesinu“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 109 (12): E690-7. Bibcode:2012PNAS..109E.690Z. doi:10.1073 / pnas.1115485109. PMC 3311370. PMID 22366317.
- ^ Correia BE, Bates JT, Loomis RJ, Baneyx G, Carrico C, Jardine JG a kol. (Březen 2014). „Důkaz principu pro návrh vakcíny zaměřené na epitop“. Příroda. 507 (7491): 201–6. Bibcode:2014 Natur.507..201C. doi:10.1038 / příroda12966. PMC 4260937. PMID 24499818.
- ^ McBurney SP, Sunshine JE, Gabriel S, Huynh JP, Sutton WF, Fuller DH a kol. (Červen 2016). "Vyhodnocení ochrany vyvolané proteinovým skeletem / DNA vakcínou viru dengue sérotypu 2 obálky domény / DNA u primátů jiných než lidských". Vakcína. 34 (30): 3500–7. doi:10.1016 / j.vacc.2016.2016.03.108. PMC 4959041. PMID 27085173.
- ^ A b C d E F Parvizpour S, Pourseif MM, Razmara J, Rafi MA, Omidi Y (červen 2020). „Návrh vakcíny na bázi epitopu: komplexní přehled bioinformatických přístupů“. Objev drog dnes. 25 (6): 1034–1042. doi:10.1016 / j.drudis.2020.03.006. PMID 32205198.
- ^ Hans-Werner V (2005). „Chemikálie tvořící neoantigen“. Encyklopedický odkaz na imunotoxikologii. p. 475. doi:10.1007/3-540-27806-0_1063. ISBN 978-3-540-44172-4.
- ^ Neoantigen. (n.d.) Mosby's Medical Dictionary, 8. vydání. (2009). Citováno 9. února 2015 z Lékařský slovník online
externí odkazy
- Protilátky se vážou na konformační tvary na površích antigenu (Janeway Immunobiology, část 3.8).
- Antigeny se mohou vázat v kapsách nebo drážkách nebo na prodloužených površích ve vazebných místech protilátek (Janeway Immunobiology, obrázek 3.8).
Metody predikce epitopů
- Rubinstein ND, Mayrose I, Martz E, Pupko T (září 2009). „Epitopia: webový server pro předpovídání epitopů B-buněk“. BMC bioinformatika. 10: 287. doi:10.1186/1471-2105-10-287. PMC 2751785. PMID 19751513.
- Rubinstein ND, Mayrose I, Pupko T (únor 2009). „Přístup strojového učení pro předpovídání epitopů B-buněk“. Molekulární imunologie. 46 (5): 840–7. doi:10.1016 / j.molimm.2008.09.009. PMID 18947876.
- Saravanan V, Gautham N (říjen 2015). „Využití výpočetní biologie pro přesnou předpověď lineárních epitopů B-buněk: nový deskriptor funkcí založený na složení aminokyselin“. Omics. 19 (10): 648–58. doi:10.1089 / omi.2015.0095. PMID 26406767.
- Singh H, Ansari HR, Raghava GP (2013). „Vylepšená metoda pro predikci lineárních epitopů B-buněk s využitím primární sekvence antigenu“. PLOS ONE. 8 (5): e62216. Bibcode:2013PLoSO ... 862216S. doi:10.1371 / journal.pone.0062216. PMC 3646881. PMID 23667458.
Epitopové databáze
- MHCBN: Databáze pojiv MHC / TAP a epitopů T-buněk
- Bcipep: Databáze epitopů B-buněk
- SYFPEITHI - první online databáze epitopů T buněk
- IEDB - Databáze epitopů T a B buněk s anotací kontextu rozpoznávání - financováno NIH
- ANTIJEN - Databáze epitopů T a B buněk v Jennerově institutu ve Velké Británii
- IMGT / 3Dstructure-DB - Trojrozměrné struktury epitopů B a T buněk s anotací IG a TR - IMGT, Montpellier, Francie
- SEDB: Strukturální databáze epitopů - Pondicheery University, financováno DIT
- Epitopy v americké národní lékařské knihovně Lékařské předměty (Pletivo)