抗體可變區(qū)穩(wěn)定性評價模式的建立及初步應用.pdf

1、近年來,基因工程抗體在世界醫(yī)藥市場異軍突起,已成為世界生物工程制藥業(yè)的支柱產品之一。與其它生物藥物不同,抗體在成為藥物之前需要進行改造。然而,抗體改造過程中其穩(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)定性的關鍵因素,可變區(qū)結構的穩(wěn)定優(yōu)化已經成為重組抗體研發(fā)的關鍵步驟。
　　隨著結構生物學、生物信息學、計算機科學的迅速發(fā)展,借助已有的蛋白質結構信息,通過熱力學參數(焓、熵、自由能等)對蛋白-蛋白相

2、互作用進行探討,分析其界面特征,從理論上對蛋白-蛋白作用復合物的穩(wěn)定性進行分析。
　　在本研究中,利用建立的抗體可變區(qū)序列、結構信息數據庫,通過序列比對、結構模擬及優(yōu)化、距離幾何學、分子間氫鍵形成理論、結合能計算,從理論上探討影響抗體可變區(qū)穩(wěn)定性的關鍵因素,為抗體分子穩(wěn)定性的改造提供理論依據。具體完成工作如下:
　　抗體可變區(qū)序列、結構信息數據庫的構建——基于生物信息學技術,廣泛收集網絡數據庫(Kabat、IMGT、PDB、

3、Swiss Prot等)中的小鼠、人抗體可變區(qū)序列信息,利用計算機編程技術(JAVA語言),實現從核酸堿基序列到蛋白質氨基酸序列的翻譯,并遵循Kabat、Chothia、AbM判別模式,對抗體可變區(qū)序列進行框架區(qū)(FR區(qū))和高變區(qū)(CDR區(qū))的劃分與標注?；诖?建立抗體可變區(qū)的序列信息數據庫。利用多序列比對ClustalW方法,對獲得的不同亞類人抗體可變區(qū)序列進行聚類分析,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。
　　利用建立的抗體可變區(qū)序列信息數據庫,結合蛋白質結構數據庫(PDB)收集小鼠、人抗體可變區(qū)的結構信息,通過計算機輔助分子模擬技術對抗體可變區(qū)構象進行合理優(yōu)化,確定的穩(wěn)定構象以及抗體輕、重鏈可變區(qū)單體構象共同存儲于本地的抗體可變區(qū)結構信息數據庫中。進而結合計算機圖形學技術、拓撲學方法對抗體可變區(qū)的二級結構進行分析,獲得的二級結構拓撲圖也保存在結構信息數據庫中。
　　影響抗體可變區(qū)穩(wěn)定性的關鍵因素——

5、利用建立的抗體可變區(qū)序列、結構信息數據庫,基于分子間氫鍵形成理論、反應自由能理論從熱力學、動力學對抗體分子輕、重鏈可變區(qū)相互作用的動態(tài)結構及能量特征進行探討;借助統(tǒng)計學原理、非線性擬合、回歸分析等分析手段對抗體輕、重鏈作用能與其構象特征、理化性質建立相關性分析。通過分子模擬與統(tǒng)計學分析,抗體的輕重鏈可變區(qū)結合能與其輕重鏈間的氫鍵形成數目、范德華作用均存在線性相關性;與抗體理化性質存在多項式相關性。
　　基于位置氨基酸的使用頻率以及