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Jun 04, 2023

Efeito da fucosilação do núcleo Fc e do isotipo da cadeia leve na flexibilidade da IgG1

Biologia das Comunicações volume 6, Número do artigo: 237 (2023) Citar este artigo 847 Acessos 3 Detalhes da Altmetric Metrics A N-glicosilação desempenha um papel fundamental na modulação da bioatividade do monoclonal

Biologia das Comunicações, volume 6, número do artigo: 237 (2023) Citar este artigo

847 acessos

3 Altmétrico

Detalhes das métricas

A N-glicosilação desempenha um papel fundamental na modulação da bioatividade de anticorpos monoclonais (mAbs), assim como o isotipo de cadeia leve (LC) pode influenciar suas propriedades físico-químicas. No entanto, investigar o impacto de tais características no comportamento conformacional dos mAbs é um grande desafio, devido à altíssima flexibilidade destas biomoléculas. Neste trabalho investigamos, por dinâmica molecular acelerada (aMD), o comportamento conformacional de duas imunoglobulinas comerciais G1 (IgG1), representativas de anticorpos LCs κ e λ, tanto em suas formas fucosiladas quanto afucosiladas. Nossos resultados mostram, através da identificação de uma conformação estável, como a combinação de fucosilação e isotipo LC modula o comportamento da dobradiça, a conformação Fc e a posição das cadeias de glicano, todos fatores que afetam potencialmente a ligação aos FcγRs. Este trabalho também representa um avanço tecnológico na exploração conformacional de mAbs, tornando o aMD uma abordagem adequada para esclarecer resultados experimentais.

A maioria dos anticorpos monoclonais (mAbs) clinicamente disponíveis são imunoglobulina G1 (IgG1)1, devido à sua maior estabilidade e potentes funções efetoras em relação a outras subclasses de IgG. Os mAbs são compostos por três domínios: dois domínios de ligação ao antígeno fragmentados (Fab) e um fragmento cristalizável (Fc), incluindo cadeias pesadas e leves (HC e LC, respectivamente), ambas contendo regiões variáveis ​​e constantes. Os domínios variáveis ​​são responsáveis ​​pela resposta imunitária adaptativa ou, no caso de mAbs comerciais, pela ligação selectiva a um antigénio alvo. Os anticorpos podem apresentar dois isotipos diferentes de LC, nomeadamente κ e λ2. A proporção de anticorpos contendo LCs κ ou λ varia consideravelmente entre as espécies3 e, considerando os ~ 100 mAbs terapêuticos aprovados, apenas alguns contêm um LC4 λ. Poucos estudos são publicados sobre a comparação funcional e estrutural entre esses dois isotipos, sugerindo diferenças na cooperatividade e flexibilidade dos domínios Fab5, e nas propriedades estruturais das regiões determinantes de complementaridade (CDRs)6. A capacidade das IgG1s de ativar o sistema imunológico pela interação do Fc com receptores Fcγ específicos (FcγR) é considerada um aspecto chave também regulado pela N-glicosilação no Asn297 conservado no Fc7,8. A alteração no comprimento, composição e carga dos glicanos pode impactar a integridade estrutural e a conformação do domínio Fc, alterando assim a afinidade de ligação aos FcγRs e influenciando a resposta imune9,10. Em particular, a fucosilação do núcleo pode afetar a citotoxicidade celular dependente de anticorpos (ADCC), uma vez que diminui a afinidade de ligação da IgG1 ao FcγRIIIa (um receptor ativado de baixa afinidade)1,11,12,13,14,15,16, 17.

Apesar destas observações, o papel estrutural das diferenças de LC na modulação do comportamento funcional destas biomoléculas, tanto em termos de reconhecimento de antígenos como de ativação da função efetora, nunca foi investigado. Alguns estudos18,19 propuseram hipóteses para explicar o efeito da fucosilação nas funções efetoras, mas focando apenas no Fc sem considerar o papel dos domínios dobradiça e Fab. Em nosso trabalho anterior, propusemos que a presença de fucose pode modular o comportamento conformacional de todo o mAb, induzindo uma preferência por uma conformação em forma de T, em princípio menos adequada para ligação ao receptor. De acordo com nossos resultados anteriores, Spiteri et al. demonstraram como os glicanos podem introduzir restrições estruturais, por meio de uma comparação de IgG1 glicosilada e aglicosilada. Este trabalho mostra que a remoção de glicanos afeta a separação Fab-Fc, modulando a flexibilidade da proteína, deixando o anticorpo explorar um espaço conformacional diferente e impactando a ligação aos FcγRs21. Neste trabalho, investigamos o papel da fucose e dos dois isotipos de LC no comportamento estrutural de IgG1s, utilizando uma abordagem inovadora in silico para mAbs, baseada em uma combinação de simulações de dinâmica molecular clássica e acelerada (cMD e aMD, respectivamente). ). Foi realizada uma comparação entre a forma afucosilada (G0) e a forma fucosilada (G0F) de adalimumabe e avelumabe, dois IgG1s comerciais que são bons modelos de anticorpos κ e λ LCs, sugerindo um papel fundamental dos λ LCs na modulação da dinâmica de IgG1. Até onde sabemos, a combinação de métodos MD de amostragem padrão e aprimorado nunca foi usada no contexto do comportamento conformacional de mAbs. Assim, nossos resultados podem abrir caminho para novas perspectivas futuras (experimentais e computacionais) na investigação da flexibilidade do anticorpo.