鼠源单克隆抗体HAb25可变区的CDR-移植法人源化计算机辅助设计

目前鼠源抗体人源化是克服其免疫原性的主要手段。在结构模建基础上的计算机分析为抗体人源化设计提供了必不可少的辅助。本设计首先对肝细胞癌特异性抗体HAb25可变区进行了同源模建,然后分析决定CDR初始构象的可能残基,包括正则结构关键残基、CDR可接触残基、界面残基、包埋残基,以及与免疫识别密切相关的表面残基,综合考虑并结合多重序列比较,参照人源化模板,提出了人源化替代的方案。     

鼠抗人纤维蛋白抗体单链Fv片断的三维结构模建

用Biosym公司开发的计算机辅助分子设计系统模建了鼠抗人纤维蛋白抗体Fv片断的三维结构。Fv是由重链可变区(Vh)和轻链可变区(Vl)两个结构域组成的具有抗原结合能力的最小抗体片断。先分别模建了Vh和Vl两个结构域,然后搭建出Fv片断的整体三维结构,并对模建的结构进行了分子力学和动力学优化。对结构的合理性验证显示模建结构是合理的。本研究为鼠抗人纤维蛋白抗体Fv片断的人源化的分子设计打下了基础。     

蛋白质空间结构预测

早在70年代,Anfinsen就提出蛋白质分子的一级序列决定其空间结构的论断,这一论断得到多次实验证实并被人们广泛接受,成为蛋白质结构预测的理论基础。由于蛋白质分子的结晶非常困难,因此蛋白质三维结构预测成为目前了解蛋白质结构信息的重要手段,这一研究领域也成为蛋白质工程研究的一个非常活跃的方向。     

鼠抗人纤维蛋白抗体单链Fv片段的人源化分子

产生免疫原性的残基主要是位于蛋白表面的暴露残基,为了消除鼠抗体对人的免疫原性,利用表面再塑的方法对本室克隆的鼠抗人纤维蛋白抗体链Ｆｖ片段进行了人源化分子设计。首先确定了鼠及人Ｆｖ片段的表面残基,在此基础上分析了鼠与人抗体Ｆｖ表面残基的差异,将存在差异的鼠抗体表面残基换成人的,从而实现鼠抗体的人源化。     

肿瘤坏死因子与其受体相互作用的计算机模拟研究

利用同源模建方法,以肿瘤坏死因子(TNF)R55受体胞外区的晶体结构为参考模板,预测了TNFR75受体胞外区Cys18-Phe147片段的三维结构。根据R55受体胞外区与LT相结合的复合物的晶体结构,预测了TNF与R55及R75胞外区的复合物的三维结构,模拟了TNF与受体之间的相互作用。由于TNF与受体的作用形式是三聚体对三聚体,因此在模拟TNF与受体相互作用时选择了包括一个非对称的TNF三聚体和一个受体(R55或R75)单体的模拟系统。结合已有的突变体实验结果,利用计算机分析手段,发现了一些TNF突变体之所以具有受体选择性的三维结构基础和发挥了关键作用的氨基酸残基以及这些残基之间的主要作用形式。研究深化了对已有的突变体实验结果的认识,建立了不同的实验结果之间的内在关联,为以后有目的的新型突变体设计和实验研究打下了基础。     

肿瘤坏死因子与其受体相互作用的计算机模拟研究

利用同源模建方法,以ＴＮＦＲ５５受体胞外区的晶体结构为参考模板,预测了ＴＮＦＲ７５受体胞外区Ｃｙｓ１８～Ｐｈｅ１４７片段的三维结构．根据Ｒ５５受体胞外区与ＬＴ相结合的复合物的晶体结构,预测了ＴＮＦ与Ｒ５５及Ｒ７５胞外区的复合物的三维结构,模拟了ＴＮＦ与受体之间的相互作用．由于ＴＮＦ与受体的作用形式是三聚体对三聚体,因此在模拟ＴＮＦ与受体相互作用时选择了包括一个非对称的ＴＮＦ三聚体和一个受体（Ｒ５５或Ｒ７５）单体的模拟系统．结合已有的突变体实验结果,利用计算机模拟分析手段,发现了一些ＴＮＦ突变体之所以具有受体选择性的三维结构基础和发挥了关键作用的氨基酸残基以及这些残基之间的主要作用形式．研究深化了对已有的突变体实验结果的认识,建立了不同的实验结果之间的内在关联,为以后有目的的新型突变体设计和实验研究打下了基础．     

芋螺毒素与钙离子通道相互作用的计算机模拟

电压门控N－型钙离子通道是与神经元中释放的神经信号传递有关的跨细胞膜的特殊蛋白质分子,它由好几个蛋白质亚基组成,其中的α1亚基包含了电压敏感器和钙离子的选择性孔道,该亚基的一级结构已经发表,一般认为α1亚基包含4个重复单位（I－Ⅳ）,每个重复单位包括6段跨膜区（S1－S6）,其中跨膜区S4上有很多正电荷,被认为是通道的电压敏感器,S5和S6之间的连接区（P区）被认为是形成通道的门孔的部分,N－型钙离子通道能够被一些w-芋螺毒素特异性在阻断,这些ω－芋螺毒素的三维结构已经由二维核磁共振方法测定,尽管还没有被证实,但一般认为w-芋螺毒素占据了通道的孔道,有实验证明,钙离子第三个重复单位的P区（ⅢP区）是通道的芋螺毒素结合的主要部位,在本中,我们用分子模拟程序建模了ⅢP区的结构,为了通道的阻断机理有一个清楚的了解,我们利用分子对接程序模拟了IIIP区和三种芋螺毒素GVA,MVIIA和S03作用的理论模型,在我们的模型中,GVIA与钙通道的作用方式可能与MVIIA不同,而M VII A和SO3与钙通道的作用方式可能相同,我们还讨论了这些芋螺毒素中的关键残基的作用。     

鼠抗人纤维蛋白抗体单链Fv片段的人源化分子设计

产生免疫原性的残基都是位于蛋白表面的暴露残基,为了消除鼠抗体对人的免疫原性,利用表面再塑方法对本室克隆的鼠抗人纤维蛋白抗体单链Fv片断进行了人源化分子设计。首先确定了鼠及人Fv表面残基,在此基础上分析了鼠与人Fv间表面残基的差异,将有差异的鼠表面残基换成人的。提出了残基最高频率人源化及最相似链人源化两种人源化方案。人源化后鼠抗人纤维蛋白抗体单链Fv的结构经Profile-3D验证是合理的,置换的表面残基溶液可及性未变,且未影响CDRs的结构,应不会影响与纤维蛋白的亲和力,为鼠抗体人源化实验研究奠定了基础。     

t-PA K1区的同源模建及Kringle区与赖氨酸相互作用的研究

利用同源模建方法预测了t-PAK1区的三维结构。通过结构叠合确定了t-PAK1、K2区,纤溶酶原K1、K4区及UKK区的赖氨酸结合口袋。静电势计算及疏水性分析表明,在t-PAK2区以及纤溶酶原K1、K4区与纤维蛋白裸露的赖氨酸之间存在明显的静电势互补和疏水面契合。确定了影响Kringle区结合口袋与赖氨酸亲和的重要氨基酸,分析了t-PAK1区、UKK区不能结合赖氨酸的原因,由此设计了具有赖氨酸亲和力的新型t-PAK1区及UKK区突变体。利用模拟残基突变技术预测了突变体的结构变化,分析了突变后t-PAK1区及UKK区与赖氨酸亲和力的变化,初步在理论上肯定了设计方案的合理性。     

鼠抗人纤维蛋白抗体单链Fv片段的人源化分子设计

产生免疫原性的残基主要是位于蛋白表面的暴露残基,为了消除鼠抗体对人的免疫原性,利用表面再塑的方法对本室克隆的鼠抗人纤维蛋白抗体单链Ｆｖ片段进行了人源化分子设计．首先确定了鼠及人Ｆｖ片段的表面残基,在此基础上分析了鼠与人抗体Ｆｖ片段表面残基的差异,将存在差异的鼠抗体的表面残基换成人的,从而实现鼠抗体的人源化．提出了残基最高频率人源化及最相似链人源化两种分子设计方案．人源化的鼠抗人纤维蛋白抗体单链Ｆｖ片段的结构经Ｐｒｏｆｉｌｅｓ－３Ｄ检测证明合理,替换的表面残基的溶剂可及性未变,而且未对ＣＤＲｓ的空间构象产生明显影响,应不会影响与纤维蛋白的亲和力,为鼠抗体人源化实验研究奠定了基础．