エピトープ

エピトープ（抗原決定基とも呼ばれる）は、免疫系、特に抗体、B細胞、またはT細胞によって認識される抗原の一部です。エピトープに結合する抗体の部分はパラトープと呼ばれます。エピトープは通常、非自己タンパク質ですが、宿主由来の配列であっても認識されるもの（自己免疫疾患の場合など）もエピトープです。[ 1 ]

タンパク質抗原のエピトープは、その構造およびパラトープとの相互作用に基づき、立体構造エピトープと線状エピトープの2つのカテゴリーに分類される。 [ 2 ] 立体構造エピトープおよび線状エピトープは、エピトープがとる3D立体構造に基づいてパラトープと相互作用する。この3D立体構造は、関与するエピトープ残基の表面特徴および抗原の他の部分の形状または三次構造によって決定される。立体構造エピトープは、不連続なアミノ酸残基の相互作用によりとられる3D立体構造によって形成される。対照的に、線状エピトープは、連続するアミノ酸残基の相互作用によりとられる3D立体構造によって形成される。線状エピトープは、関与するアミノ酸の一次構造のみによって決定されるのではない。このようなアミノ酸残基に隣接する残基や、抗原のより離れたアミノ酸残基は、一次構造残基がエピトープの3D立体構造をとる能力に影響を与える。[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] エピトープの90%は立体構造的である。[ 8 ]

関数

T細胞エピトープ

T細胞エピトープ[ 9 ]は抗原提示細胞の表面に提示され、主要組織適合抗原複合体（MHC）分子と結合します。ヒトでは、専門的な抗原提示細胞はMHCクラスIIペプチドを提示するように特化していますが、ほとんどの核を持つ体細胞はMHCクラスIペプチドを提示します。MHCクラスI分子によって提示されるT細胞エピトープは、通常、8～11アミノ酸長のペプチドですが、MHCクラスII分子は13～17アミノ酸長のより長いペプチドを提示します[ 10 ] 。また、非古典的なMHC分子は、糖脂質などの非ペプチドエピトープも提示します。

B細胞エピトープ

免疫グロブリンまたは抗体が結合する抗原の部分は、B細胞エピトープと呼ばれます。[ 11 ] B細胞エピトープは、コンフォメーション型と線状型の2つのグループに分けられます。 [ 11 ] B細胞エピトープは主にコンフォメーション型です。 [ 12 ] [ 13 ]四次構造を考慮すると、追加のエピトープタイプがあります。[ 13 ]タンパク質サブユニットが凝集するとマスクされるエピトープは、クリプトトープと呼ばれます。[ 13 ]ネオトープは、特定の四次構造にあるときにのみ認識され、エピトープの残基は複数のタンパク質サブユニットにまたがることができます。[ 13 ]ネオトープは、サブユニットが解離すると認識されません。[ 13 ]

クロスアクティビティ

エピトープは時に交差反応性を示します。この特性は、抗イディオタイプ抗体（ノーベル賞受賞者のニールス・カイ・イェルネ氏によって提唱された）による免疫系の制御に利用されます。ある抗体が抗原のエピトープに結合すると、そのパラトープは別の抗体のエピトープとなり、その抗体が結合します。この2番目の抗体がIgMクラスであれば、その結合によって免疫応答が亢進する可能性があります。一方、2番目の抗体がIgGクラスであれば、その結合によって免疫応答が抑制される可能性があります。

エピトープマッピング

T細胞エピトープ

MHCクラスIおよびIIエピトープは、計算手段のみで確実に予測できますが[ 14 ] 、すべてのin-silico T細胞エピトープ予測アルゴリズムの精度が同等というわけではありません。[ 15 ]ペプチド-MHC結合を予測する方法には、主にデータ駆動型と構造ベースの2つがあります。[ 11 ]構造ベースの方法は、ペプチド-MHC構造をモデル化し、大きな計算能力を必要とします。[ 11 ]データ駆動型の方法は、構造ベースの方法よりも予測性能が優れています。[ 11 ]データ駆動型の方法は、MHC分子に結合するペプチド配列に基づいてペプチド-MHC結合を予測します。[ 11 ] T細胞エピトープを特定することで、科学者はT細胞を追跡、表現型解析、刺激することができます。[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]

B細胞エピトープ

エピトープマッピングには、構造研究と機能研究の2つの主な方法があります。[ 20 ]エピトープの構造マッピングの方法には、 X線結晶構造解析、核磁気共鳴、電子顕微鏡法などがあります。[ 20 ] Ag-Ab複合体のX線結晶構造解析は、エピトープを構造的にマッピングする正確な方法と考えられています。[ 20 ]核磁気共鳴は、Ag-Ab複合体に関するデータを使用してエピトープをマッピングするために使用できます。[ 20 ]この方法は結晶形成を必要としませんが、小さなペプチドとタンパク質にしか機能しません。[ 20 ]電子顕微鏡法は、ウイルス粒子のような大きな抗原上のエピトープの位置を特定できる低解像度の方法です。[ 20 ]

エピトープを機能的にマッピングする方法では、抗体の結合を決定するために、ウエスタンブロット、ドットブロット、ELISAなどの結合アッセイがよく使用されます。[ 20 ]競合法では、2つのモノクローナル抗体（mAB）が抗原に同時に結合できるか、または同じ部位に結合するために互いに競合するかを決定します。[ 20 ]別の技術には、構造的に複雑なタンパク質上の立体配座エピトープの迅速なマッピングを改善するために開発されたエピトープマッピング戦略であるハイスループット突然変異誘発が含まれます。 [ 21 ]突然変異誘発では、個々の残基でランダム/部位特異的な突然変異を使用してエピトープをマッピングします。[ 20 ] B細胞エピトープマッピングは、抗体治療薬、ペプチドベースのワクチン、および免疫診断ツールの開発に使用できます。[ 20 ] [ 22 ]

エピトープタグ

エピトープは、プロテオミクスやその他の遺伝子産物の研究でよく用いられます。組換えDNA技術を用いることで、一般的な抗体が認識するエピトープをコードする遺伝子配列を遺伝子に融合させることができます。合成後、得られたエピトープタグにより、抗体はタンパク質やその他の遺伝子産物を見つけることができ、これにより、実験室での局在、精製、そしてさらなる分子特性解析が可能になります。この目的で使用される一般的なエピトープとしては、Mycタグ、HAタグ、FLAGタグ、GSTタグ、6xHis、[ 23 ] V5タグ、OLLASなどがあります。[ 24 ]ペプチドは、ペプチドと共有結合を形成するタンパク質と結合させることができ、不可逆的な固定化が可能になります。[ 25 ]これらの戦略は、「エピトープに焦点を当てた」ワクチン設計の開発にも効果的に適用されています。[ 26 ] [ 27 ]

エピトープベースのワクチン

最初のエピトープベースのワクチンは、1985年にJacobらによって開発されました。[ 28 ]エピトープベースのワクチンは、単離されたB細胞またはT細胞エピトープを使用して、体液性免疫応答と細胞性免疫応答を刺激します。 [ 28 ] [ 22 ] [ 17 ]これらのワクチンは、有効性を高めるために複数のエピトープを使用することができます。[ 28 ]ワクチンに使用するエピトープを見つけるために、in silicoマッピングがよく使用されます。[ 28 ]候補エピトープが見つかると、その構造が設計され、ワクチンの効率がテストされます。[ 28 ]エピトープベースのワクチンは一般的に安全ですが、副作用の1つとしてサイトカインストームが起こる可能性があります。[ 28 ]

ネオアンチゲン決定因子

ネオアンチゲン決定因子はネオアンチゲン上のエピトープであり、これまで免疫系によって認識されなかった新しく形成された抗原である。 [ 29 ]ネオアンチゲンは腫瘍抗原と関連していることが多く、癌細胞に見られる。[ 30 ]ネオアンチゲン、ひいてはネオアンチゲン決定因子は、タンパク質がグリコシル化、リン酸化、タンパク質分解などの生化学的経路内でさらなる修飾を受けることで形成される可能性がある。これによりタンパク質の構造が変化し、新しい抗原決定因子を生じるためネオアンチゲン決定因子と呼ばれる新しいエピトープが生成される可能性がある。認識には別の特異的な抗体が必要である。

参照

参考文献

  1. ^ Mahmoudi Gomari, Mohammad; Saraygord-Afshari, Neda; Farsimadan, Marziye; Rostami, Neda; Aghamiri, Shahin; Farajollahi, Mohammad M. (2020年12月1日). 「タグ支援タンパク質精製技術の機会と課題：製薬業界への応用」. Biotechnology Advances . 45 107653. doi : 10.1016/j.biotechadv.2020.107653 . PMID  33157154. S2CID  226276355 .
  2. ^ Huang J, Honda W (2006年4月). 「CED：コンフォメーションエピトープデータベース」 . BMC Immunology . 7 : 7. doi : 10.1186/1471-2172-7-7 . PMC 1513601. PMID 16603068 .  
  3. ^ Anfinsen CB (1973年7月). 「タンパク質鎖のフォールディングを支配する原理」. Science . 181 (4096): 223– 230. Bibcode : 1973Sci...181..223A . doi : 10.1126/science.181.4096.223 . PMID 4124164 . 
  4. ^ Bergmann CC, Tong L, Cua R, Sensintaffar J, Stohlman S (1994年8月). 「キメラペプチドのエピトープ提示における隣接残基の異なる影響」 . Journal of Virology . 68 (8): 5306–10 . doi : 10.1128/JVI.68.8.5306-5310.1994 . PMC 236480. PMID 7518534 .  
  5. ^ Bergmann CC, Yao Q, Ho CK, Buckwold SL (1996年10月). 「隣接残基はマルチユニットCTLエピトープの抗原性と免疫原性を変化させる」 . Journal of Immunology . 157 (8): 3242–9 . doi : 10.4049/jimmunol.157.8.3242 . PMID 8871618. S2CID 24717835 .  
  6. ^ Briggs S, Price MR, Tendler SJ (1993). 「癌関連上皮ムチンに対する抗体認識の優れた特異性：合成ペプチドエピトープへの抗体結合」. European Journal of Cancer . 29A (2): 230–7 . doi : 10.1016/0959-8049(93)90181-E . PMID 7678496 . 
  7. ^ Craig L, Sanschagrin PC, Rozek A, Lackie S, Kuhn LA, Scott JK (1998年8月). 「ペプチドとフォールドタンパク質間の抗体交差反応における構造の役割」. Journal of Molecular Biology . 281 (1): 183– 201. doi : 10.1006/jmbi.1998.1907 . PMID 9680484 . 
  8. ^ Ferdous, Saba; Kelm, Sebastian; Baker, Terry S.; Shi, Jiye; Martin, Andrew CR (2019年10月1日). 「B細胞エピトープ：不連続性と立体構造解析」 . Molecular Immunology . 114 : 643–650 . doi : 10.1016/j.molimm.2019.09.014 . PMID 31546099. S2CID 202747810 .  
  9. ^ Steers NJ, Currier JR, Jobe O, Tovanabutra S, Ratto-Kim S, Marovich MA, et al. (2014年6月). 「CTLエピトープの最適な生成のためのエピトープ隣接領域の設計」. Vaccine . 32 (28): 3509–16 . doi : 10.1016/j.vaccine.2014.04.039 . PMID 24795226 . 
  10. ^ Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P (2002).細胞の分子生物学（第4版）. ニューヨーク: Garland Science. p. 1401. ISBN 978-0-8153-3218-3。
  11. ^ a b c d e f Sanchez-Trincado, Jose L.; Gomez-Perosanz, Marta; Reche, Pedro A. (2017). 「T細胞およびB細胞エピトープ予測の基礎と方法」. Journal of Immunology Research . 2017 : 1– 14. doi : 10.1155/2017/2680160 . PMC 5763123. PMID 29445754 .  
  12. ^ El-Manzalawy Y, Honavar V (2010年11月). 「B細胞エピトープ予測法の最近の進歩」 . Immunome Research . 6 (Suppl 2): S2. doi : 10.1186/1745-7580-6-S2-S2 . PMC 2981878. PMID 21067544 .  
  13. ^ a b c d e Regenmortel, Marc HV (2009). 「B細胞エピトープとは何か？」.エピトープマッピングプロトコル. 分子生物学の方法. 第524巻. pp.  3– 20. doi : 10.1007/978-1-59745-450-6_1 . ISBN 978-1-934115-17-6. PMID  19377933 .
  14. ^ Koren, E.; Groot, Anne De; Jawa, V.; Beck, K.; Boone, T.; Rivera, D.; Li, L.; Mytych, D.; Koscec, M.; Weeraratne, D.; Swanson, S.; Martin, W. (2007年1月1日). 「ヒト組換え治療用タンパク質の免疫原性の『in silico』予測の臨床的検証」 .免疫学・情報学研究所 教員出版物. 124 (1): 26– 32. doi : 10.1016/j.clim.2007.03.544 . PMID 17490912. S2CID 12867280 .  
  15. ^ De Groot, Anne S.; Martin, William (2009年5月). 「リスク低減と転帰改善：免疫原性が低いタンパク質治療薬のバイオエンジニアリング」. Clinical Immunology . 131 (2): 189– 201. doi : 10.1016/j.clim.2009.01.009 . PMID 19269256 . 
  16. ^ Peters, Bjoern; Nielsen, Morten; Sette, Alessandro (2020年4月26日). 「T細胞エピトープ予測」 . Annual Review of Immunology . 38 (1): 123– 145. doi : 10.1146/annurev-immunol- 082119-124838 . PMC 10878398. PMID 32045313. S2CID 211085860 .   
  17. ^ a b Ahmad, Tarek A.; Eweida, Amrou E.; El-Sayed, Laila H. (2016年12月). 「強力なワクチン設計のためのT細胞エピトープマッピング」. Vaccine Reports . 6 : 13–22 . doi : 10.1016/j.vacrep.2016.07.002 .
  18. ^ Dezfulian MH、Kula T、Pranzatelli T、Kamitaki N、Meng Q、Khatri B、Perez P、Xu Q、Chang A、Kohlgruber AC、Leng Y、Jupudi AA、Joachims ML、Chiorini JA、Lessard CJ、Farris AD、Muthuswamy SK、Warner BM、Elledge SJ (2023 年 12 月)。「TScan-II: CD4+ T 細胞エピトープを新規同定するためのゲノムスケールのプラットフォーム」。セル。186 (25): 5569–86 .土井: 10.1016/j.cell.2023.10.024。PMC 10841602。PMID 38016469。  
  19. ^ Kula T, Dezfulian MH, Wang CI, Abdelfattah NS, Hartman ZC, Wucherpfennig KW, Lyerly HK, Elledge SJ (2019年8月). 「T-Scan：T細胞エピトープの体系的発見のためのゲノムワイド法」 . Cell . 178 (4): 1016–28 . doi : 10.1016/j.cell.2019.07.009 . PMC 6939866. PMID 31398327 .  
  20. ^ a b c d e f g h i j Potocnakova, Lenka; Bhide, Mangesh; Pulzova, Lucia Borszekova (2016). 「B細胞エピトープマッピングとIn Silicoエピトープ予測入門」 . Journal of Immunology Research . 2016 : 1– 11. doi : 10.1155/2016/6760830 . PMC 5227168. PMID 28127568 .  
  21. ^ Davidson, Edgar; Doranz, Benjamin J. (2014年9月). 「B細胞抗体エピトープのマッピングに向けたハイスループットショットガン変異導入法」 .免疫学. 143 (1): 13– 20. doi : 10.1111/imm.12323 . PMC 4137951. PMID 24854488 .  
  22. ^ a b Ahmad, Tarek A.; Eweida, Amrou E.; Sheweita, Salah A. (2016). 「ワクチンと効果的な診断法の設計のためのB細胞エピトープマッピング」 . Trials in Vaccinology . 5 : 71–83 . doi : 10.1016/j.trivac.2016.04.003 .
  23. ^ Park HR, Cockrell LM, Du Y, Kasinski A, Havel J, Zhao J, Reyes-Turcu F, Wilkinson KD, Fu H (2008). 「タンパク質間相互作用」 . Walker J, Rapley R (編).分子生物学的手法ハンドブック. Springer Protocols Handbooks (第2版). Humana Press. pp.  463– 494, 参照p. 467. doi : 10.1007/978-1-60327-375-6 . ISBN 978-1-60327-374-9。
  24. ^ Novus, Biologicals. 「OLLAS エピトープタグ」 . Novus Biologicals . 2011年11月23日閲覧。
  25. ^ Zakeri B, Fierer JO, Celik E, Chittock EC, Schwarz-Linek U, Moy VT, Howarth M (2012年3月). 「細菌性接着因子の改変によるペプチドタグとタンパク質の迅速な共有結合の形成」 . Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . 109 (12): E690–7. Bibcode : 2012PNAS..109E.690Z . doi : 10.1073 / pnas.1115485109 . PMC 3311370. PMID 22366317 .  
  26. ^ Correia BE, Bates JT, Loomis RJ, Baneyx G, Carrico C, Jardine JG, 他 (2014年3月). 「エピトープに着目したワクチン設計の原理実証」 . Nature . 507 ( 7491): 201–6 . Bibcode : 2014Natur.507..201C . doi : 10.1038/nature12966 . PMC 4260937. PMID 24499818 .  
  27. ^ McBurney SP, Sunshine JE, Gabriel S, Huynh JP, Sutton WF, Fuller DH, 他 (2016年6月). 「非ヒト霊長類におけるデングウイルス血清型2エンベロープドメインIIIタンパク質スキャフォールド/DNAワクチンによる防御能の評価」 . Vaccine . 34 (30): 3500–7 . doi : 10.1016/j.vaccine.2016.03.108 . PMC 4959041. PMID 27085173 .  
  28. ^ a b c d e f Parvizpour, Sepideh; Pourseif, Mohammad M.; Razmara, Jafar; Rafi, Mohammad A.; Omidi, Yadollah (2020年6月). 「エピトープベースのワクチン設計：バイオインフォマティクスアプローチの包括的な概要」. Drug Discovery Today . 25 (6): 1034– 42. doi : 10.1016/j.drudis.2020.03.006 . PMID 32205198. S2CID 214629963 .  
  29. ^ Hans-Werner V (2005). 「ネオアンチゲン形成化学物質」.免疫毒性学百科事典. p. 475. doi : 10.1007/3-540-27806-0_1063 . ISBN 978-3-540-44172-4。
  30. ^ネオアンチゲン。(nd) Mosby's Medical Dictionary, 8th edition. (2009). 2015年2月9日閲覧。Medical Dictionary Onlineより

エピトープ予測法

エピトープデータベース

「 https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=エピトープ&oldid= 1327611261」より取得