抗體可變區(qū)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)模式的建立及初步應(yīng)用.pdf

1、近年來(lái),基因工程抗體在世界醫(yī)藥市場(chǎng)異軍突起,已成為世界生物工程制藥業(yè)的支柱產(chǎn)品之一。與其它生物藥物不同,抗體在成為藥物之前需要進(jìn)行改造。然而,抗體改造過(guò)程中其穩(wěn)定性的改變成為制約抗體發(fā)展的瓶頸。一系列的研究表明,抗體的可變區(qū)是影響抗體穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素,可變區(qū)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定優(yōu)化已經(jīng)成為重組抗體研發(fā)的關(guān)鍵步驟。
　　隨著結(jié)構(gòu)生物學(xué)、生物信息學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)的迅速發(fā)展,借助已有的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)信息,通過(guò)熱力學(xué)參數(shù)(焓、熵、自由能等)對(duì)蛋白-蛋白相

2、互作用進(jìn)行探討,分析其界面特征,從理論上對(duì)蛋白-蛋白作用復(fù)合物的穩(wěn)定性進(jìn)行分析。
　　在本研究中,利用建立的抗體可變區(qū)序列、結(jié)構(gòu)信息數(shù)據(jù)庫(kù),通過(guò)序列比對(duì)、結(jié)構(gòu)模擬及優(yōu)化、距離幾何學(xué)、分子間氫鍵形成理論、結(jié)合能計(jì)算,從理論上探討影響抗體可變區(qū)穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素,為抗體分子穩(wěn)定性的改造提供理論依據(jù)。具體完成工作如下:
　　抗體可變區(qū)序列、結(jié)構(gòu)信息數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建——基于生物信息學(xué)技術(shù),廣泛收集網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)(Kabat、IMGT、PDB、

3、Swiss Prot等)中的小鼠、人抗體可變區(qū)序列信息,利用計(jì)算機(jī)編程技術(shù)(JAVA語(yǔ)言),實(shí)現(xiàn)從核酸堿基序列到蛋白質(zhì)氨基酸序列的翻譯,并遵循Kabat、Chothia、AbM判別模式,對(duì)抗體可變區(qū)序列進(jìn)行框架區(qū)(FR區(qū))和高變區(qū)(CDR區(qū))的劃分與標(biāo)注?；诖?建立抗體可變區(qū)的序列信息數(shù)據(jù)庫(kù)。利用多序列比對(duì)ClustalW方法,對(duì)獲得的不同亞類人抗體可變區(qū)序列進(jìn)行聚類分析,確定人抗體可變區(qū)的位置氨基酸的使用頻率,為深入探討人抗體穩(wěn)定性

4、以及人源化改造奠定基礎(chǔ)。
　　利用建立的抗體可變區(qū)序列信息數(shù)據(jù)庫(kù),結(jié)合蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)(PDB)收集小鼠、人抗體可變區(qū)的結(jié)構(gòu)信息,通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助分子模擬技術(shù)對(duì)抗體可變區(qū)構(gòu)象進(jìn)行合理優(yōu)化,確定的穩(wěn)定構(gòu)象以及抗體輕、重鏈可變區(qū)單體構(gòu)象共同存儲(chǔ)于本地的抗體可變區(qū)結(jié)構(gòu)信息數(shù)據(jù)庫(kù)中。進(jìn)而結(jié)合計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)、拓?fù)鋵W(xué)方法對(duì)抗體可變區(qū)的二級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,獲得的二級(jí)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D也保存在結(jié)構(gòu)信息數(shù)據(jù)庫(kù)中。
　　影響抗體可變區(qū)穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素——

5、利用建立的抗體可變區(qū)序列、結(jié)構(gòu)信息數(shù)據(jù)庫(kù),基于分子間氫鍵形成理論、反應(yīng)自由能理論從熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)對(duì)抗體分子輕、重鏈可變區(qū)相互作用的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)及能量特征進(jìn)行探討;借助統(tǒng)計(jì)學(xué)原理、非線性擬合、回歸分析等分析手段對(duì)抗體輕、重鏈作用能與其構(gòu)象特征、理化性質(zhì)建立相關(guān)性分析。通過(guò)分子模擬與統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,抗體的輕重鏈可變區(qū)結(jié)合能與其輕重鏈間的氫鍵形成數(shù)目、范德華作用均存在線性相關(guān)性;與抗體理化性質(zhì)存在多項(xiàng)式相關(guān)性。
　　基于位置氨基酸的使用頻率以及