Blog

Jun 04, 2023

Effet de la fucosylation du noyau Fc et de l'isotype de la chaîne légère sur la flexibilité des IgG1

Communications Biology volume 6, Numéro d'article : 237 (2023) Citer cet article 847 Accès 3 Détails Altmetric Metrics La N-glycosylation joue un rôle clé dans la modulation de la bioactivité du monoclonal

Biologie des communications volume 6, Numéro d'article : 237 (2023) Citer cet article

847 accès

3 Altmétrique

Détails des métriques

La N-glycosylation joue un rôle clé dans la modulation de la bioactivité des anticorps monoclonaux (mAb), et l'isotype de la chaîne légère (LC) peut influencer leurs propriétés physicochimiques. Cependant, étudier l’impact de telles caractéristiques sur le comportement conformationnel des mAb constitue un défi de taille, en raison de la très grande flexibilité de ces biomolécules. Dans ce travail, nous étudions, par dynamique moléculaire accélérée (aMD), le comportement conformationnel de deux immunoglobulines commerciales G1 (IgG1), représentatives des anticorps LC κ et λ, sous leurs formes fucosylée et afucosylée. Nos résultats montrent, grâce à l'identification d'une conformation stable, comment la combinaison de la fucosylation et de l'isotype LC module le comportement charnière, la conformation Fc et la position des chaînes glycanes, autant de facteurs affectant potentiellement la liaison aux FcγR. Ce travail représente également une amélioration technologique dans l’exploration conformationnelle des mAb, faisant de l’AMD une approche appropriée pour clarifier les résultats expérimentaux.

La plupart des anticorps monoclonaux (AcM) disponibles en clinique sont des immunoglobulines G1 (IgG1)1, en raison de leur plus grande stabilité et de leurs puissantes fonctions effectrices par rapport aux autres sous-classes d'IgG. Les mAb sont composés de trois domaines : deux domaines de liaison à l'antigène fragmenté (Fab) et un fragment cristallisable (Fc), comprenant des chaînes lourdes et légères (HC et LC, respectivement), contenant tous deux des régions variables et constantes. Les domaines variables sont responsables de la réponse immunitaire adaptative ou, dans le cas des mAb commerciaux, de la liaison sélective à un antigène cible. Les anticorps peuvent présenter deux isotypes différents de LC, à savoir κ et λ2. Le ratio d'anticorps contenant des LC κ ou λ varie considérablement selon les espèces3 et, compte tenu des ~ 100 mAb thérapeutiques approuvés, seuls quelques-uns contiennent une LC4 λ. Peu d'études sont publiées sur la comparaison fonctionnelle et structurelle entre ces deux isotypes, suggérant des différences dans la coopérativité et la flexibilité des domaines Fab5, ainsi que dans les propriétés structurelles des régions déterminant la complémentarité (CDR)6. La capacité des IgG1 à activer le système immunitaire par l'interaction du Fc avec des récepteurs Fcγ spécifiques (FcγR) est considérée comme un aspect clé également régulé par la N-glycosylation sur l'Asn297 conservé dans le Fc7,8. La modification de la longueur, de la composition et de la charge des glycanes peut avoir un impact sur l'intégrité structurelle et la conformation du domaine Fc, modifiant ainsi l'affinité de liaison aux FcγR et influençant la réponse immunitaire9,10. En particulier, la fucosylation centrale peut affecter la cytotoxicité cellulaire dépendante des anticorps (ADCC), car elle diminue l'affinité de liaison de l'IgG1 au FcγRIIIa (un récepteur activé de faible affinité)1,11,12,13,14,15,16, 17.

Malgré ces observations, le rôle structurel des différences de LC dans la modulation du comportement fonctionnel de ces biomolécules, tant en termes de reconnaissance des antigènes que d'activation de la fonction effectrice, n'a jamais été étudié. Certaines études18,19 ont proposé des hypothèses pour expliquer l'effet de la fucosylation sur les fonctions effectrices, mais en se concentrant uniquement sur le Fc sans considérer le rôle des domaines charnière et Fab. Dans nos travaux précédents20, nous avons proposé que la présence de fucose puisse moduler le comportement conformationnel de l'ensemble du mAb, induisant une préférence pour une conformation en forme de T, en principe moins adaptée à la liaison aux récepteurs. En accord avec nos résultats précédents, Spiteri et al. ont démontré comment les glycanes peuvent introduire des contraintes structurelles, par une comparaison des IgG1 glycosylées et aglycosylées. Ce travail montre que l'élimination des glycanes affecte la séparation Fab-Fc, en modulant la flexibilité de la protéine, en laissant l'anticorps explorer un espace conformationnel différent et en impactant la liaison aux FcγRs21. Dans ce travail, nous étudions le rôle du fucose et des deux isotypes LC dans le comportement structurel des IgG1, en utilisant une approche in silico innovante pour les mAb, basée sur une combinaison de simulations de dynamique moléculaire classiques et accélérées (cMD et aMD, respectivement). ). Une comparaison entre les formes afucosylée (G0) et fucosylée (G0F) de l'adalimumab et de l'avelumab, deux IgG1 commerciales qui sont de bons modèles d'anticorps LC κ et λ, a été réalisée, suggérant un rôle clé des LC λ dans la modulation de la dynamique de IgG1. À notre connaissance, la combinaison de méthodes MD d’échantillonnage standard et améliorée n’a jamais été utilisée dans le contexte du comportement conformationnel des mAb. En conséquence, nos résultats peuvent ouvrir la voie à de nouvelles perspectives (expérimentales et informatiques) dans l’étude de la flexibilité des anticorps.