重鎖抗体は、2 つの重鎖のみで構成され、抗体に通常含まれる 2 つの軽鎖が欠けている抗体です。
一般的な抗体では、抗原結合領域は重鎖と軽鎖の可変ドメイン（V HとV L）で構成されています。重鎖抗体はV Hドメインのみを有しながらも抗原に結合することができます。この観察結果から、医薬品として利用可能な新しいタイプの抗体断片、いわゆるシングルドメイン抗体の開発が進みました。[1]
発見
1989年、ブリュッセル自由大学のレイモンド・ハマーズ率いる生物学者グループは、ヒトコブラクダの免疫系を調査しました。予想されていた4本鎖抗体に加えて、2本の重鎖のみからなるより単純な抗体が同定されました。この発見は1993年にネイチャー誌に掲載されました。[2] 1995年には、マイアミ大学の研究チームがサメで異なるタイプの重鎖抗体を発見しました。[3]
軟骨魚類では
軟骨魚類（サメなど）の免疫グロブリン新抗原受容体（IgNAR）は重鎖抗体である。IgNARは他の抗体とは構造的に大きく異なる。鎖ごとに定常ドメイン（C H ）が3つではなく5つあり、いくつかのジスルフィド結合が通常とは異なる位置にあり、相補性決定領域3（CDR3）が他の抗体の軽鎖と結合する部位を覆う拡張ループを形成する。これらの違いと軟骨魚類の系統発生年齢との組み合わせから、IgNARは哺乳類の免疫グロブリンよりも原始的な抗原結合タンパク質に近縁であるという仮説が立てられた。この仮説を検証するには、系統発生的にさらに古い脊椎動物、例えば無顎魚類のヤツメウナギやヌタウナギなどでIgNARまたは類似の抗体を発見する必要があるだろう。[ 4]無脊椎動物には抗体が全くない。
サメ、そしておそらく他の軟骨魚類も免疫グロブリンM（IgM）と免疫グロブリンW（IgW）を持っており、どちらも2つの重鎖と2つの軽鎖を持っています。[5]
ラクダ科動物
重鎖（IgG様）抗体を持つ哺乳類は、ヒトコブラクダ、ラクダ、ラマ、アルパカなどのラクダ科動物のみです。[6]これは二次的な発展です。これらの抗体の重鎖は定常ドメインの1つ（C H 1）を失い、可変ドメイン（V H ）が変更されました。どちらも軽鎖の結合に必要な構造要素です。1つのサブグループでは、失われたC H 1が、図に示すように拡張されたヒンジ領域に置き換えられているようです。[1] [2]全体的な構造は異なりますが、ラクダ科動物の重鎖抗体は、CDR3ループの拡張やCDR1の立体配座など、IgNARといくつかの特性を共有しています。これらの類似点は、真の関係ではなく、機能上の要件、つまり収斂進化によって引き起こされると考えられています。 [4]
ラクダ科動物の抗体の約50%は、一般的な哺乳類の重鎖/軽鎖型です。[7]重鎖抗体のみを持ち、2つの重鎖と2つの軽鎖を持つ一般的な型を完全に欠く動物の種類があるかどうかはわかっていません。
重鎖ラクダ抗体は、通常の抗体と同等の特異性を示し、場合によってはより堅牢であることが分かっています。また、従来の抗体と同じファージパンニング法を用いて容易に単離できるため、高濃度で体外培養が可能です。 [要出典]ファージディスプレイされたヒトコブラクダV H Hライブラリーは、 SARS-CoV-2などのウイルス感染症に対する単一ドメイン抗体の単離に使用されています。 [要出典]これらの抗体はサイズが小さく、ドメインが単一であるため、細菌細胞への形質転換が容易で、大量生産が可能であり、研究目的に最適です。[8]
参考文献
- ^ ab Harmsen, MM; Haard, HJ (2007). 「ラクダ科動物におけるシングルドメイン抗体フラグメントの特性、製造、および応用」.応用微生物学およびバイオテクノロジー. 77 (1): 13– 22. doi :10.1007/s00253-007-1142-2. PMC 2039825. PMID 17704915 .
- ^ ab Hamers-Casterman, C; Atarhouch, T; Muyldermans, S; Robinson, G; Hamers, C; Songa, EB; Bendahman, N; Hamers, R (1993年6月3日). 「軽鎖を持たない天然抗体」. Nature . 363 (6428): 446–8 . Bibcode :1993Natur.363..446H. doi :10.1038/363446a0. PMID 8502296. S2CID 4265902.
- ^ Greenberg, AS; Avila, D.; Hughes, M.; Hughes, A.; McKinney, EC; Flajnik, MF (1995). 「サメにおいて再配列と広範な体細胞多様化を起こす新規抗原受容体遺伝子ファミリー」Nature . 374 (6518): 168– 173. Bibcode :1995Natur.374..168G. doi :10.1038/374168a0. PMID 7877689. S2CID 4304231.
- ^ ab Stanfield, R.; Dooley, H.; Flajnik, M.; Wilson, I. (2004). 「リゾチームと複合体を形成したサメのシングルドメイン抗体V領域の結晶構造」. Science . 305 (5691): 1770– 1773. Bibcode :2004Sci...305.1770S. doi : 10.1126/science.11 01148. PMID 15319492. S2CID 25137728.
- ^ Flajnik, MF; Dooley, H. (2009).テンジクザメからの単一ドメインV領域ライブラリーの生成と選択. Methods in Molecular Biology. Vol. 562. pp. 71– 82. doi :10.1007/978-1-60327-302-2_6. ISBN 978-1-60327-301-5. PMID 19554288。
- ^ Conrath, KE; Wernery, U.; Muyldermans, S.; Nguyen, VK (2003). 「ラクダ科における機能性重鎖抗体の出現と進化」. Developmental and Comparative Immunology . 27 (2): 87– 103. doi :10.1016/S0145-305X(02)00071-X. PMID 12543123.
- ^ 「ナノボディ」Nanobody.org. 2006年。
- ^ Ghannam, A., Kumari, S., Muyldermans, S., & Abbady, AQ (2015). ソラマメ斑紋ウイルスに対する高親和性ラクダ科動物ナノボディ：植物のウイルス抵抗性を免疫調節する有望なツールとなる可能性. Plant Molecular Biology, 1-15.
外部リンク
- ウィキライト：免疫グロブリン軽鎖の生物学 2015年1月13日アーカイブ（Wayback Machine）
