Affilin

3D-struktur av en affilin baserad på gamma-B kristallin ( ​)

Affiliner är artificiella proteiner utformade för att selektivt binda antigener . Affilinproteiner är strukturellt härledda från humant ubiquitin (historiskt också från gamma-B-kristallin) . Affilinproteiner konstrueras genom modifiering av ytexponerade aminosyror av dessa proteiner och isoleras genom displaytekniker såsom fagdisplay och screening. De liknar antikroppar i sin affinitet och specificitet till antigener men inte i struktur, vilket gör dem till en typ av antikroppshärmare . Affilin utvecklades av Scil Proteins GmbH som potentiella nya biofarmaceutiska läkemedel, diagnostik och affinitetsligander.

Strukturera

Human gamma-B kristallin, vildtyp (​). Beta-strängarna som utgör beta-arken är färgade blå.

Två proteiner, gamma-B kristallin och ubiquitin, har beskrivits som byggnadsställningar för affilinproteiner. Vissa aminosyror i dessa proteiner kan ersättas av andra utan att förlora strukturell integritet, en process som skapar regioner som kan binda olika antigener, beroende på vilka aminosyror som byts ut. I båda typerna är bindningsregionen typiskt belägen i en beta-arkstruktur , medan bindningsregionerna för antikroppar, kallade komplementaritetsbestämmande regioner , är flexibla loopar.

Baserat på gammakristallin

Historiskt sett var Affilin-molekyler baserade på gammakristallin , en familj av proteiner som finns i ögonlinsen hos ryggradsdjur , inklusive människor. Den består av två identiska domäner med huvudsakligen beta-arkstruktur och en total molekylmassa på cirka 20 kDa . De åtta ytexponerade aminosyrorna 2, 4, 6, 15, 17, 19, 36 och 38 är lämpliga för modifiering.

Baserat på ubiquitin

Humant ubiquitin, vildtyp (​). Den N-terminala betasträngen är den andra uppifrån och pekar åt höger; den C-terminala strängen är den framför, pekar åt höger och nedåt. De utbytbara aminosyrorna finns längst upp till vänster.

Ubiquitin , som namnet antyder, är ett mycket konserverat protein som förekommer ubiquitously i eukaryoter . Den består av 76 aminosyror i tre och en halv alfahelixlindningar och fem strängar som utgör ett beta-ark. Till exempel är de åtta ytexponerade utbytbara aminosyrorna 2, 4, 6, 62, 63, 64, 65 och 66 belägna i början av den första N-terminala betasträngen (2, 4, 6), vid närliggande början av den C-terminala strängen och slingan som leder upp till den (63–66). De resulterande affilinproteinerna är ca 10 kDa i massa.

Egenskaper

Molekylmassan för kristallina och ubiquitinbaserade affilinproteiner är endast en åttondel respektive en sextondel av en IgG -antikropp. Detta leder till en förbättrad vävnadspermeabilitet, värmestabilitet upp till 90 °C (195 °F) och stabilitet mot såväl proteaser som syror och baser . Det senare gör att Affilin-proteiner kan passera genom tarmen , men som de flesta proteiner absorberas de inte i blodomloppet. Renal clearance , en annan konsekvens av deras ringa storlek, är orsaken till deras korta plasmahalveringstid, i allmänhet en nackdel för potentiella läkemedel.

Produktion

Molekylära bibliotek av Affilin-proteiner genereras genom att randomisera uppsättningar av aminosyror genom mutagenesmetoder . Att ersätta utvalda aminosyror vid det potentiella bindningsstället ger 19 ⁸ ≈ 17 000 000 000 möjliga kombinationer (t.ex.: åtta aminosyror substituerade med 19 aminosyror). Cystein är uteslutet på grund av dess benägenhet att bilda disulfidbindningar . I ett affilinprotein som omfattar två modifierade ubiquitinmolekyler, till exempel, byts upp till 14 aminosyror ut, vilket resulterar i 8 × 10 ¹⁷ kombinationer, men inte alla av dessa realiseras i ett givet bibliotek.

Nästa steg är valet av Affilin-proteiner som binder det önskade målproteinet. För detta ändamål används visningstekniker såsom fagvisning eller ribosomvisning . De passande arterna är isolerade och karakteriserade fysiskt, kemiskt och farmakologiskt . Efterföljande dimerisering eller multimerisering kan öka plasmahalveringstiden och, på grund av aviditet , affinitet till målproteinet. Alternativt kan multispecifika affilinmolekyler genereras, som binder olika mål samtidigt. Radionuklider eller cytotoxiner kan konjugeras till affilinproteiner, vilket gör dem till potentiell tumörterapi och diagnostik . Konjugering av cytokiner har också testats in vitro .

Storskalig produktion av affilinproteiner underlättas av E. coli och andra organismer som vanligtvis används inom bioteknik.

externa länkar

• Scil Proteins , utvecklaren