Эпитоп
Эпитоп антителами , также известный как антигенная детерминанта , представляет собой часть антигена , которая распознается иммунной системой , в частности, , В -клетками или Т-клетками . Часть антитела, которая связывается с эпитопом, называется паратопом . Хотя эпитопы обычно не являются собственными белками , последовательности, полученные от хозяина, которые можно распознать (как в случае аутоиммунных заболеваний), также являются эпитопами. [ 1 ]
Эпитопы белковых антигенов делятся на две категории: конформационные эпитопы и линейные эпитопы , в зависимости от их структуры и взаимодействия с паратопом. [ 2 ] Конформационные и линейные эпитопы взаимодействуют с паратопом на основе принятой эпитопом трехмерной конформации, которая определяется особенностями поверхности вовлеченных остатков эпитопа и формой или третичной структурой других сегментов антигена. Конформационный эпитоп образуется в результате трехмерной конформации, возникающей в результате взаимодействия несмежных аминокислотных остатков. Напротив, линейный эпитоп образуется за счет трехмерной конформации, возникающей в результате взаимодействия смежных аминокислотных остатков. Линейный эпитоп не определяется исключительно первичной структурой участвующих аминокислот. Остатки, фланкирующие такие аминокислотные остатки, а также более отдаленные аминокислотные остатки антигена влияют на способность остатков первичной структуры принимать трехмерную конформацию эпитопа. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] 90% эпитопов являются конформационными. [ 8 ]
Функция
[ редактировать ]Эпитопы Т-клеток
[ редактировать ]Т-клеток Эпитопы [ 9 ] представлены на поверхности антигенпредставляющей клетки , где они связываются с главного комплекса гистосовместимости молекулами (MHC). У людей профессиональные антигенпрезентирующие клетки специализируются на представлении пептидов MHC класса II , тогда как большинство ядросодержащих соматических клеток представляют пептиды MHC класса I. Эпитопы Т-клеток, представленные молекулами MHC класса I, обычно представляют собой пептиды длиной от 8 до 11 аминокислот, тогда как молекулы MHC класса II представляют собой более длинные пептиды, длиной 13–17 аминокислот. [ 10 ] и неклассические молекулы MHC также содержат непептидные эпитопы, такие как гликолипиды .
Эпитопы В-клеток
[ редактировать ]Часть антигена, с которой связываются иммуноглобулин или антитела, называется эпитопом В-клеток. [ 11 ] Эпитопы В-клеток можно разделить на две группы: конформационные и линейные. [ 11 ] Эпитопы В-клеток в основном конформационные. [ 12 ] [ 13 ] Если рассматривать четвертичную структуру, существуют дополнительные типы эпитопов. [ 13 ] Эпитопы, которые маскируются при агрегации белковых субъединиц, называются криптотопами . [ 13 ] Неотопы — это эпитопы, которые распознаются только в определенной четвертичной структуре, а остатки эпитопа могут охватывать несколько субъединиц белка. [ 13 ] Неотопы не распознаются после диссоциации субъединиц. [ 13 ]
Перекрестная активность
[ редактировать ]Эпитопы иногда перекрестно реагируют. Это свойство используется иммунной системой при регуляции антиидиотипических антител (первоначально предложенных нобелевским лауреатом Нильсом Каем Йерне ). Если антитело связывается с эпитопом антигена, паратоп может стать эпитопом для другого антитела, которое затем свяжется с ним. Если это второе антитело относится к классу IgM, его связывание может усилить иммунный ответ; если второе антитело относится к классу IgG, его связывание может подавлять иммунный ответ. [ нужна ссылка ]
Картирование эпитопов
[ редактировать ]Эпитопы Т-клеток
[ редактировать ]Эпитопы MHC класса I и II можно надежно предсказать только с помощью вычислительных средств. [ 14 ] хотя не все алгоритмы предсказания эпитопов Т-клеток in silico эквивалентны по своей точности. [ 15 ] Существует два основных метода прогнозирования связывания пептида с MHC: на основе данных и на основе структуры. [ 11 ] Структурные методы моделируют структуру пептида-MHC и требуют большой вычислительной мощности. [ 11 ] Методы, основанные на данных, имеют более высокую прогностическую эффективность, чем методы, основанные на структуре. [ 11 ] Методы, основанные на данных, прогнозируют связывание пептида с MHC на основе пептидных последовательностей, которые связывают молекулы MHC. [ 11 ] Идентифицируя эпитопы Т-клеток, ученые могут отслеживать, фенотипировать и стимулировать Т-клетки. [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]
Эпитопы В-клеток
[ редактировать ]Существует два основных метода картирования эпитопов: структурные или функциональные исследования. [ 20 ] Методы структурного картирования эпитопов включают рентгеновскую кристаллографию , ядерный магнитный резонанс и электронную микроскопию . [ 20 ] Рентгеновская кристаллография комплексов Ag-Ab считается точным способом структурного картирования эпитопов. [ 20 ] Ядерный магнитный резонанс можно использовать для картирования эпитопов, используя данные о комплексе Ag-Ab. [ 20 ] Этот метод не требует образования кристаллов, но может работать только с небольшими пептидами и белками. [ 20 ] Электронная микроскопия — это метод низкого разрешения, который позволяет локализовать эпитопы на более крупных антигенах, таких как вирусные частицы. [ 20 ]
В методах функционального картирования эпитопов часто используются анализы связывания, такие как вестерн-блоттинг , дот-блоттинг и/или ELISA, для определения связывания антител. [ 20 ] Методы конкуренции призваны определить, могут ли два моноклональных антитела (мАТ) связываться с антигеном одновременно или конкурировать друг с другом за связывание в одном и том же сайте. [ 20 ] Другой метод включает высокопроизводительный мутагенез — стратегию картирования эпитопов, разработанную для улучшения быстрого картирования конформационных эпитопов на структурно сложных белках. [ 21 ] В мутагенезе используются случайные/сайт-направленные мутации отдельных остатков для картирования эпитопов. [ 20 ] Картирование эпитопов В-клеток можно использовать для разработки терапевтических средств на основе антител, вакцин на основе пептидов и инструментов иммунодиагностики. [ 20 ] [ 22 ]
Эпитопные теги
[ редактировать ]Эпитопы часто используются в протеомике и изучении других генных продуктов. С помощью методов рекомбинантной ДНК генетические последовательности, кодирующие эпитопы, распознаваемые обычными антителами, могут быть слиты с геном. После синтеза полученная эпитопная метка позволяет антителу найти белок или другой продукт гена, что позволяет использовать лабораторные методы для локализации, очистки и дальнейшей молекулярной характеристики. Обычными эпитопами, используемыми для этой цели, являются Myc-tag , HA-tag , FLAG-tag , GST-tag , 6xHis , [ 23 ] V5-тег и ОЛЛАС. [ 24 ] Пептиды также могут быть связаны белками, которые образуют с пептидом ковалентные связи, обеспечивая необратимую иммобилизацию. [ 25 ] Эти стратегии также были успешно применены для разработки вакцин, «ориентированных на эпитопы». [ 26 ] [ 27 ]
Вакцины на основе эпитопа
[ редактировать ]Первая вакцина на основе эпитопа была разработана в 1985 году Джейкобом и соавт. [ 28 ] Вакцины на основе эпитопов стимулируют гуморальные и клеточные иммунные реакции с использованием изолированных В-клеточных или Т-клеточных эпитопов. [ 28 ] [ 22 ] [ 17 ] Эти вакцины могут использовать несколько эпитопов для повышения их эффективности. [ 28 ] Чтобы найти эпитопы для использования в вакцине, in silico . часто используется картирование [ 28 ] После обнаружения эпитопов-кандидатов конструкции разрабатываются и тестируются на эффективность вакцин. [ 28 ] Хотя вакцины на основе эпитопов в целом безопасны, одним из возможных побочных эффектов являются цитокиновые бури. [ 28 ]
Неоантигенная детерминанта
[ редактировать ]Неоантигенная детерминанта — это эпитоп неоантигена , который представляет собой новообразованный антиген , ранее не распознаваемый иммунной системой. [ 29 ] Неоантигены часто связаны с опухолевыми антигенами и обнаруживаются в онкогенных клетках. [ 30 ] Неоантигены и, в более широком смысле, неоантигенные детерминанты могут образовываться, когда белок подвергается дальнейшей модификации в рамках биохимического пути, такого как гликозилирование , фосфорилирование или протеолиз . Это, изменяя структуру белка, может привести к образованию новых эпитопов, которые называются неоантигенными детерминантами, поскольку они приводят к появлению новых антигенных детерминант . Для распознавания необходимы отдельные специфические антитела . [ нужна ссылка ]
См. также
[ редактировать ]- Криптотоп
- Биннинг эпитопов
- Мимотоп
- Одотоп
- Поликлональный В-клеточный ответ
- протеиновый день
- Маркировка белка TimeSTAMP
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Махмуди Гомари, Мохаммед; Сарайгорд-Афшари, Неда; Фарсимадан, Марзие; Ростами, Неда; Агамири, Шахин; Фарахоллахи, Мохаммад М. (1 декабря 2020 г.). «Возможности и проблемы методов очистки белков с помощью меток: применение в фармацевтической промышленности». Достижения биотехнологии . 45 : 107653. doi : 10.1016/j.biotechadv.2020.107653 . ПМИД 33157154 . S2CID 226276355 .
- ^ Хуан Дж, Хонда W (апрель 2006 г.). «CED: база данных конформационных эпитопов» . БМК Иммунология . 7 :7. дои : 10.1186/1471-2172-7-7 . ПМЦ 1513601 . ПМИД 16603068 .
- ^ Анфинсен CB (июль 1973 г.). «Принципы, управляющие сворачиванием белковых цепей». Наука . 181 (4096): 223–230. Бибкод : 1973Sci...181..223A . дои : 10.1126/science.181.4096.223 . ПМИД 4124164 .
- ^ Бергманн CC, Тонг Л., Куа Р., Сенсинтаффар Дж., Столман С. (август 1994 г.). «Дифференциальные эффекты фланкирующих остатков на презентацию эпитопов химерных пептидов» . Журнал вирусологии . 68 (8): 5306–5310. doi : 10.1128/JVI.68.8.5306-5310.1994 . ПМК 236480 . ПМИД 7518534 .
- ^ Бергманн CC, Яо Q, Хо CK, Бакволд С.Л. (октябрь 1996 г.). «Фланкирующие остатки изменяют антигенность и иммуногенность многоединичных эпитопов CTL» . Журнал иммунологии . 157 (8): 3242–3249. дои : 10.4049/jimmunol.157.8.3242 . ПМИД 8871618 . S2CID 24717835 .
- ^ Бриггс С., Прайс М.Р., Тендлер С.Дж. (1993). «Тонкая специфичность распознавания антителами эпителиальных муцинов, связанных с карциномой: связывание антител с синтетическими пептидными эпитопами». Европейский журнал рака . 29А (2): 230–237. дои : 10.1016/0959-8049(93)90181-E . ПМИД 7678496 .
- ^ Крейг Л., Саншагрин ПК, Розек А., Лэки С., Кун Л.А., Скотт Дж.К. (август 1998 г.). «Роль структуры в перекрестной реактивности антител между пептидами и свернутыми белками». Журнал молекулярной биологии . 281 (1): 183–201. дои : 10.1006/jmbi.1998.1907 . ПМИД 9680484 .
- ^ Фердоус, Саба; Кельм, Себастьян; Бейкер, Терри С.; Ши, Джие; Мартин, Эндрю ЧР (1 октября 2019 г.). «Эпитопы B-клеток: разрывы и конформационный анализ» . Молекулярная иммунология . 114 : 643–650. дои : 10.1016/j.molimm.2019.09.014 . ПМИД 31546099 . S2CID 202747810 .
- ^ Стирс Н.Дж., Карриер Дж.Р., Джоб О., Тованабутра С., Ратто-Ким С., Марович М.А. и др. (июнь 2014 г.). «Разработка областей, фланкирующих эпитоп, для оптимальной генерации эпитопов CTL». Вакцина . 32 (28): 3509–3516. doi : 10.1016/j.vaccine.2014.04.039 . ПМИД 24795226 .
- ^ Альбертс Б., Джонсон А., Льюис Дж., Рафф М., Робертс К., Уолтер П. (2002). Молекулярная биология клетки (4-е изд.). Нью-Йорк: Garland Science. п. 1401. ИСБН 978-0815332183 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Санчес-Тринкадо, Хосе Л.; Гомес-Перосанц, Марта; Рече, Педро А. (2017). «Основы и методы прогнозирования эпитопов Т- и В-клеток» . Журнал иммунологических исследований . 2017 : 1–14. дои : 10.1155/2017/2680160 . ПМЦ 5763123 . ПМИД 29445754 .
- ^ Эль-Мансалави Ю., Хонавар В. (ноябрь 2010 г.). «Последние достижения в методах прогнозирования эпитопов B-клеток» . Иммунные исследования . 6 (Приложение 2): S2. дои : 10.1186/1745-7580-6-S2-S2 . ПМК 2981878 . ПМИД 21067544 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и Регенмортель, Марк Х.В. (2009). «Что такое эпитоп B-клеток?». Протоколы картирования эпитопов . Методы молекулярной биологии. Том. 524. стр. 3–20. дои : 10.1007/978-1-59745-450-6_1 . ISBN 978-1934115176 . ПМИД 19377933 .
- ^ Корень, Э.; Грут, Энн Де; Ява, В.; Бек, К.; Бун, Т.; Ривера, Д.; Ли, Л.; Мытыч, Д.; Кошец, М.; Вираратне, Д.; Суонсон, С.; Мартин, В. (1 января 2007 г.). «Клиническая проверка предсказания иммуногенности рекомбинантного терапевтического белка человека in silico» . Издания факультета Института иммунологии и информатики . 124 (1): 26–32. дои : 10.1016/j.clim.2007.03.544 . ПМИД 17490912 . S2CID 12867280 .
- ^ Де Гроот, Энн С.; Мартин, Уильям (май 2009 г.). «Снижение риска, улучшение результатов: биоинженерия менее иммуногенной белковой терапии». Клиническая иммунология . 131 (2): 189–201. дои : 10.1016/j.clim.2009.01.009 . ПМИД 19269256 .
- ^ Петерс, Бьорн; Нильсен, Мортен; Сетте, Алессандро (26 апреля 2020 г.). «Прогнозирование эпитопа Т-клеток» . Ежегодный обзор иммунологии . 38 (1): 123–145. doi : 10.1146/annurev-immunol-082119-124838 . ПМЦ 10878398 . ПМИД 32045313 . S2CID 211085860 .
- ^ Перейти обратно: а б Ахмад, Тарек А.; Эвейда, Амру Э.; Эль-Сайед, Лейла Х. (декабрь 2016 г.). «Картирование эпитопов Т-клеток для разработки мощных вакцин». Отчеты о вакцинах . 6 : 13–22. дои : 10.1016/j.vacrep.2016.07.002 .
- ^ Мохаммад Дезфулиан, Томаш Кула, Томас Пранцателли, Нолан Камитаки, Цинда Мэн, Бхуван Хатри, Паола Перес и др. «TScan-II: платформа в масштабе генома для идентификации de novo эпитопов CD4+ Т-клеток». Камера 186, нет. 25 (2023): 5569-5586. DOI: 10.1016/j.cell.2023.10.024
- ^ Томаш Кула, Мохаммад Дезфулиан, Шарлотта Ван, Нуран Абдельфаттах, Закари Хартман, Кай Вучерпфенниг, Герберт Ким Лерли и Стивен Элледж. «Т-сканирование: полногеномный метод систематического обнаружения эпитопов Т-клеток». Камера 178, нет. 4 (2019): 1016-1028. PMID: 31398327 PMCID: PMC6939866 DOI: 10.1016/j.cell.2019.07.009
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж Поточнакова, Ленка; Бхиде, Мангеш; Пульзова, Люсия Борщекова (2016). «Введение в картирование эпитопов B-клеток и предсказание эпитопов in silico» . Журнал иммунологических исследований . 2016 : 1–11. дои : 10.1155/2016/6760830 . ПМК 5227168 . ПМИД 28127568 .
- ^ Дэвидсон, Эдгар; Доранц, Бенджамин Дж. (сентябрь 2014 г.). «Высокопроизводительный подход к картированию эпитопов антител к B-клеткам» . Иммунология . 143 (1): 13–20. дои : 10.1111/imm.12323 . ПМК 4137951 . ПМИД 24854488 .
- ^ Перейти обратно: а б Ахмад, Тарек А.; Эвейда, Амру Э.; Шевейта, Салах А. (2016). «Картирование эпитопов В-клеток для разработки вакцин и эффективной диагностики» . Исследования в вакцинологии . 5 : 71–83. дои : 10.1016/j.trivac.2016.04.003 .
- ^ Уокер Дж., Рэпли Р. (2008). Справочник по молекулярным биометодам . Хумана Пресс. п. 467. ИСБН 978-1603273749 .
- ^ Новус, Биологические препараты. «Эпитопная метка OLLAS» . Новус Биологикс . Проверено 23 ноября 2011 г.
- ^ Закери Б., Фиерер Дж.О., Челик Э., Читток Э.К., Шварц-Линек У., Мой В.Т., Ховарт М. (март 2012 г.). «Пептидная метка, образующая быструю ковалентную связь с белком посредством создания бактериального адгезина» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 109 (12): E690–697. Бибкод : 2012PNAS..109E.690Z . дои : 10.1073/pnas.1115485109 . ПМК 3311370 . ПМИД 22366317 .
- ^ Коррейя Б.Е., Бейтс Дж.Т., Лумис Р.Дж., Бэнейкс Г., Каррико С., Джардин Дж.Г. и др. (март 2014 г.). «Подтверждение принципа разработки вакцины, ориентированной на эпитоп» . Природа . 507 (7491): 201–206. Бибкод : 2014Natur.507..201C . дои : 10.1038/nature12966 . ПМК 4260937 . ПМИД 24499818 .
- ^ Макберни С.П., Саншайн Дж.Э., Габриэль С., Хьюн Дж.П., Саттон В.Ф., Фуллер Д.Х. и др. (июнь 2016 г.). «Оценка защиты, индуцированной белковым каркасом домена III вируса денге серотипа 2/вакциной ДНК у приматов, кроме человека» . Вакцина . 34 (30): 3500–3507. doi : 10.1016/j.vaccine.2016.03.108 . ПМЦ 4959041 . ПМИД 27085173 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Парвизпур, Сепиде; Пурсейф, Мохаммад М.; Размара, Джафар; Рафи, Мохаммед А.; Омиди, Ядолла (июнь 2020 г.). «Разработка вакцины на основе эпитопов: всесторонний обзор подходов биоинформатики». Открытие наркотиков сегодня . 25 (6): 1034–1042. doi : 10.1016/j.drudis.2020.03.006 . ПМИД 32205198 . S2CID 214629963 .
- ^ Ханс-Вернер V (2005). «Неоантигенобразующие химические вещества». Энциклопедический справочник по иммунотоксикологии . п. 475. дои : 10.1007/3-540-27806-0_1063 . ISBN 978-3540441724 .
- ^ Неоантиген. (nd) Медицинский словарь Мосби, 8-е издание. (2009). Получено 9 февраля 2015 г. из медицинского онлайн-словаря.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Антитела связываются с конформационными формами на поверхности антигенов (Janeway Immunobiology, раздел 3.8).
- Антигены могут связываться в карманах или бороздках или на протяженных поверхностях мест связывания антител (Janeway Immunobiology, рис. 3.8).
Методы прогнозирования эпитопов
[ редактировать ]- Рубинштейн Н.Д., Мэйроуз И., Марц Э., Пупко Т. (сентябрь 2009 г.). «Epitopia: веб-сервер для прогнозирования эпитопов B-клеток» . БМК Биоинформатика . 10 :287. дои : 10.1186/1471-2105-10-287 . ПМК 2751785 . ПМИД 19751513 .
- Рубинштейн Н.Д., Мэйроуз И., Пупко Т. (февраль 2009 г.). «Подход машинного обучения для прогнозирования эпитопов B-клеток». Молекулярная иммунология . 46 (5): 840–847. дои : 10.1016/j.molimm.2008.09.009 . ПМИД 18947876 .
- Сараванан В., Гаутам Н. (октябрь 2015 г.). «Использование вычислительной биологии для точного предсказания линейного эпитопа B-клеток: новый дескриптор характеристик на основе аминокислотного состава». Омикс . 19 (10): 648–658. дои : 10.1089/omi.2015.0095 . ПМИД 26406767 .
- Сингх Х., Ансари Х.Р., Рагхава Г.П. (2013). «Улучшенный метод предсказания линейного эпитопа В-клеток с использованием первичной последовательности антигена» . ПЛОС ОДИН . 8 (5): е62216. Бибкод : 2013PLoSO...862216S . дои : 10.1371/journal.pone.0062216 . ПМЦ 3646881 . ПМИД 23667458 .
Базы данных эпитопов
[ редактировать ]- MHCBN: база данных связывающих MHC/TAP и эпитопов Т-клеток.
- Bcipep: база данных эпитопов B-клеток.
- SYFPEITHI – Первая онлайн-база данных эпитопов Т-клеток.
- IEDB – База данных эпитопов Т- и В-клеток с аннотацией контекста распознавания – финансируется НИЗ
- ANTIJEN – база данных эпитопов Т- и В-клеток в институте Дженнера, Великобритания.
- IMGT/3Dstructure-DB – Трехмерные структуры эпитопов В- и Т-клеток с аннотацией IG и TR – IMGT, Монпелье, Франция
- SEDB: База данных структурных эпитопов - Университет Пондичири, финансируемый DIT
- Эпитопы Национальной медицинской библиотеки США в медицинских предметных рубриках (MeSH)