抗体-インテグリン複合体の結合状態を予測するためのガイドライン

Guidelines To Predict Binding Poses of Antibody-Integrin Complexes.

• Beatriz Chaves
• Geraldo R Sartori
• Disraeli C A Vasconcelos
• Wilson Savino
• Ernesto R Caffarena
• Vinícius Cotta-de-Almeida
• João H M da Silva

抄録

インテグリンは、細胞膜を介して双方向のシグナルを伝達する細胞接着受容体である。2つのサブユニットからなる非共有結合型のヘテロ二量体分子であり、様々な病態のバイオマーカーとして機能しています。そのため、治療用抗体の生産量の増加に伴い、抗インテグリン抗体の生産が試みられています。本研究では、タンパク質-タンパク質ドッキングと分子動力学シミュレーションを用いて、インテグリン-抗体複合体の生成・同定方法を評価し、最終モデルの信頼性を確保し、偽陽性を回避するための戦略を提案することを目的とした。その結果、ClusProとGRAMM-Xがインテグリン-抗体複合体のネイティブポーズを生成するのに最適なプログラムであることを示した。さらに、単純なルールを用いることで、選択されたポーズがネイティブなものであることを回復し、確実にすることができた。第１のモデルが第２のモデルよりも少なくとも５％以上負のエネルギーを持つ、ＣｌｕｓＰｒｏからの全ての複合体が正しく予測された。したがって、我々の方法論は、インテグリン-抗体複合体の誤ったポーズの誤ランクを避けるために効率的であるように思われる。ルールが決定的でない場合、我々は、RMSDi <0.5 nmによって特徴付けられるネイティブポーズを同定するために加熱分子動力学の使用を提案した。我々は、ここに提示された一連の方法は、新しいバイオ医薬品の開発にいくつかの洞察を与え、抗インテグリン抗体の合理的な設計に役立つと信じています。

Integrins are cell adhesion receptors that transmit bidirectional signals across the plasma membrane. They are noncovalently linked heterodimeric molecules consisting of two subunits and act as biomarkers in several pathologies. Thus, according to the increase of therapeutic antibody production, some efforts have been applied to produce anti-integrin antibodies. Here, we purposed to evaluate methods of generation and identification of the binding pose of integrin-antibody complexes, through protein-protein docking and molecular dynamics simulations, and propose a strategy to assure the confidence of the final model and avoid false-positive poses. The results show that ClusPro and GRAMM-X were the best programs to generate the native pose of integrin-antibody complexes. Furthermore, we were able to recover and to ensure that the selected pose is the native one by using a simple rule. All complexes from ClusPro in which the first model had the lowest energy, at least 5% more negative than the second one, were correctly predicted. Therefore, our methodology seems to be efficient to avoid misranking of wrong poses for integrin-antibody complexes. In cases where the rule is inconclusive, we proposed the use of heated molecular dynamics to identify the native pose characterized by RMSDi <0.5 nm. We believe that the set of methods presented here helps in the rational design of anti-integrin antibodies, giving some insights on the development of new biopharmaceuticals.

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