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Artikelstruktur, Funktion und Eigenschaften von Antikörperbindungsstellen☆

Besitzen Antikörperbindungsstellen allgemeine Eigenschaften, die es ihnen ermöglichen, verschiedene Antigene mit unterschiedlichen Affinitäten zu binden und neuartige Antigene zu binden? Hier, Wir gehen dieser Frage nach, indem wir die physikalischen und chemischen Eigenschaften untersuchen, die für Reste am günstigsten sind, die an der Antigen-Akkommodation und -bindung beteiligt sind. Amphipathische Aminosäuren könnten die Änderung der Umgebung von hydrophil zu hydrophob, die bei der Antikörper-Antigen-Komplexbildung auftritt, leicht tolerieren. Reste, die groß sind und an einer Vielzahl von van-der-Waals- und elektrostatischen Wechselwirkungen teilnehmen können, würden die Bindung an eine Reihe von Antigenen ermöglichen. Aminosäuren mit flexiblen Seitenketten könnten eine strukturell plastische Region erzeugen, d. H. Eine Bindungsstelle, die die Fähigkeit besitzt, sich um das Antigen herum zu formen, um die Komplementarität der wechselwirkenden Oberflächen zu verbessern. Daher könnten Antikörper an eine Reihe neuartiger Antigene binden, wobei ein begrenzter Satz von Resten verwendet wird, die mit eindeutigeren Resten durchsetzt sind, denen eine größere Bindungsspezifität zugeschrieben werden kann. Ein einzelnes Antikörpermolekül könnte somit kreuzreaktiv sein und die Fähigkeit besitzen, strukturell ähnliche Liganden zu binden. Die Anpassung von Variationen in der antigenen Struktur durch eine bescheidene Flexibilität der Kombinationsstelle könnte einen wichtigen Beitrag zur Immunabwehr leisten, indem die Antikörperbindung an unterschiedliche, aber eng verwandte Krankheitserreger ermöglicht wird.

Tyr und Trp erfüllen diese beiden physikalisch-chemischen Anforderungen am ehesten und sollten daher aus theoretischen Gründen bei der Kombination von Standorten üblich sein. Experimentelle Unterstützung dafür kommt aus drei Quellen, (1) der hohen Häufigkeit der Beteiligung dieser Aminosäuren an der Antigenbindung, die in sechs kristallographisch bestimmten Antikörper-Antigen-Komplexen beobachtet wurde, (2) ihrem häufigen Auftreten in den mutmaßlichen Bindungsregionen von Antikörpern, wie aus Struktur- und Sequenzdaten bestimmt, und (3) dem Potenzial für die Bewegung ihrer Seitenketten in bekannten Antikörperbindungsstellen und Modellsystemen. Die sechs gebundenen Antigene umfassen zwei kleine verschiedene Haptene, nicht überlappende Regionen desselben großen Proteins und ein Peptid mit 19 Aminosäureresten. Von insgesamt 85 komplementaritätsbestimmenden Regionspositionen sind nur 37 Stellen (plus 3 Rahmen) direkt an der Antigeninteraktion beteiligt. Von diesen wird der Leichtkettenrest 91 von allen untersuchten Komplexen verwertet, während die Leichtkette 32, die Leichtkette 96 und die Schwerkette 33 von fünf der sechs eingesetzt werden. Die Bindungsstellen in bekannten Antikörper-Antigen-Komplexen sowie die postulierten Kombinationsstellen in freien Fab-Fragmenten zeigen ähnliche Eigenschaften hinsichtlich der vorhandenen Aminosäurearten. Die mögliche Rolle anderer Aminosäuren wird ebenfalls bewertet. Mögliche Implikationen für die Kombinationsregionen von Klasse-I-Haupthistokompatibilitätsmolekülen und das rationale Design von Molekülen werden diskutiert.