Please use this identifier to cite or link to this item: https://www.arca.fiocruz.br/handle/icict/27436
Title: Estudo da interação do scFv do anticorpo Rituximab com a alça do receptor CD20: avaliação da energia livre de ligação pelo método ABF para proposição de biobetters
Advisor: Silva, João Hermínio Martins da
Authors: Rebouças, Alison de Sousa
Affilliation: Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Abstract: Diante da relevância dos casos de câncer no mundo, o estudo de alternativas para o tratamento é de extrema importância, e uma delas é a obtenção de anticorpos monoclonais (mAbs) que interagem com maior eficiência com seus antígenos. Os fragmentos variáveis de cadeia única (scFv), formados pelos domínios VH e VL de um anticorpo ligados por um polipeptídeo flexível (linker), retêm a afinidade do anticorpo dos quais foram originados e possuem um menor custo computacional para simulação de Dinâmica Molecular (DM), sendo uma estratégia para buscar a otimização da interação anticorpo-antígeno. O receptor CD20, inserido na membrana de linfócitos B, é o antígeno reconhecido pelo mAb Rituximab. As coordenadas do complexo fragmento Fab de Rituximab-alça de CD20 estão depositadas no PDB, código 2OSL. Este estudo propõe, através de simulação de DM acoplada ao método de Força Adaptativa (ABF), investigar a interação da alça de CD20 com o scFv de Rituximab pelo cálculo de energia livre, a fim de comparar os resultados com os obtidos experimentalmente por Li et al. (2009). O modelo do scFv foi obtido e simulado por 200 ns em meio aquoso em triplicata (S1, S2 e S3), partindo de velocidades iniciais diferentes A partir das estruturas estáveis de scFv, os complexos scFv-alça de S1, S2 e S3 foram construídos e simulados por 100 ns em meio aquoso. Outros dois sistemas foram construídos: Cristal, estrutura do complexo não submetida à etapa de produção da DM, somente à termalização; e duplo mutante D57E/Y102K, obtido a partir da estrutura equilibrada do complexo S1. Os sistemas submetidos ao método ABF mostraram que os valores de DG obtidos para S1 e S2 foram mais próximos dos experimentais do que os do Cristal, sugerindo a importância de se previamente obter uma estrutura estável em meio aquoso por DM para então submetê-la ao ABF. Diferenças foram encontradas entre os resultados obtidos por ABF da interação do complexo scFv-alça e os resultados experimentais do complexo fragmento Fab-células Daudi, as quais contêm o CD20 completo, porém seguiram a mesma tendência de interação. Isso sugere que a estrutura do receptor inteiro na célula condiciona o posicionamento do epítopo, influenciando diretamente na interação com o anticorpo. Assim, o gene do scFv foi clonado e expresso em E. coli, e pretende-se sintetizar a alça de CD20 para obter os valores de DG por radioimunoensaios, a fim de validar os resultados obtidos por ABF. O prosseguimento dos estudos da interação scFv-alça possibilitará obter variantes do scFv com ganhos de afinidade na interação, os chamados biobetters.
Abstract: Given the relevance of cancer in the world, the study of alternatives to its treatment is extremely important, and one of them is to obtain monoclonal antibodies (mAbs) that interact more efficiently with their antigens. Single chain fragment variable (scFv), formed by VH and VL domains of an antibody bound by a flexible peptide (linker), retain the antibodies affinity from which they were originated and have a lower computational cost to Molecular Dynamics (MD) simulation. Then, it is a strategy to seek the optimization of the antibody-antigen interaction. The CD20 receptor, inserted into B lymphocyte membrane, is the antigen recognized by Rituximab mAb. The coordinates of the Rituximab Fab fragment-CD20 loop complex are deposited in PDB, code 2OSL. This study proposes, through MD simulation coupled to Adaptive Biasing Force (ABF) method, to investigate the interaction of the CD20 loop with Rituximab scFv by free energy calculation, in order to compare the results with those obtained experimentally by Li et al. (2009). The scFv model was obtained and simulated for 200 ns in aqueous medium in triplicate (S1, S2 and S3), starting at different initial velocities From stable scFv structures, the scFv-loop complexes of S1, S2 and S3 were constructed and simulated for 100 ns in aqueous medium. Two other systems were constructed: Crystal, structure of the complex not submitted to the DM production stage, only to thermalization; and double mutant D57E/Y102K, obtained from the stable structure of S1 complex. The systems submitted to ABF method showed that the values of DG obtained for S1 and S2 were closer to the experimental ones than those for Crystal, suggesting the importance of previously obtaining a stable structure in aqueous medium by DM and then subjecting it to ABF. Differences were found between ABF results of the interaction of scFv-loop complex and the experimental results of Fab fragment-Daudi cells complex, which contain the complete CD20, but followed the same interaction trend. This suggests that the structure of the entire receptor in cell determines the positioning of the epitope, directly influencing the interaction with the antibody. Thus, the Rituximab scFv gene was cloned and expressed in E. coli, and the CD20 loop will be synthesized to obtain the DG values by radioimmunoassays in order to validate the results obtained by ABF. Further studies of the scFv-loop interaction will enable the development of scFv variants with enhanced interaction affinity, called biobetters.
keywords: Antígenos CD20
Reações Antígeno-Anticorpo
DeCS: Rituximab
Issue Date: 2018
Citation: REBOUÇAS, Alison de Sousa. Estudo da interação do scFv do anticorpo Rituximab com a alça do receptor CD20: avaliação da energia livre de ligação pelo método ABF para proposição de biobetters. 2018. 83 f. Dissertação (Mestrado em Biologia Computacional e Sistemas)-Instituto Oswaldo Cruz, Fundação Oswaldo Cruz, Rio de Janeiro, 2018.
Date of defense: 2018
Place of defense: Rio de Janeiro
Department: Instituto Oswaldo Cruz
Defense institution: Fundação Oswaldo Cruz
Program: Programa de Pós-Graduação em Biologia Computacional e Sistemas
Copyright: open access
Appears in Collections:IOC - PGBCS - Dissertações de Mestrado

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
alison_reboucas_ioc_mest_2018.pdf14.37 MBAdobe PDFView/Open


FacebookTwitterDeliciousLinkedInGoogle BookmarksBibTex Format mendeley Endnote DiggMySpace

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.