抗シガトキシン抗体の特異性・高親和性創出機構の解明

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本研究では、抗シガトキシン抗体10C9に焦点を当て、抗原である環状ポリエーテルヘの基質特異性および高親和性の創出機構を原子レベルで明らかにし、シガテラ中毒治療薬あるいは診断薬、検出試薬等の開発に向けた情報提供を行うことを目指してきた。前年度までに、X線結晶構造解析および熱力学的解析によって、シガトキシン(CTX3C)の部分構造であるCTX3C-ABCDおよびCTX3C-ABCDEに対する10C9Fabの認識機構について詳細に記述することができた。また、CTX3C-ABCDとCTX3C-ABCDEの結合能の違い、抗体へ及ぼす影響についても明らかにすることができた。本年度は、その結果を踏まえ、明らかとなった10C9Fabと抗原であるCTX3C-ABCDEとの複合体の立体構造を基盤に、抗原結合部位周辺に存在するアミノ酸にAla変異を導入し、それぞれの変異体の結合活性について表面プラズモン共鳴法による解析を行った。その結果、抗原と直接的な水素結合、あるいは水和水を介した水素結合を形成するようなアミノ酸残基よりも、抗原結合ポケットの形状相補性に大きく寄与するようなアミノ酸残基へのAla変異で大きく結合活性が低下することが明らかとなった。この結果から、10C9Fabの抗原結合ポケットの形状の厳密性と、抗原認識における形状相補性の重要性について強く示唆することができた。また、近年注目されつつある低分子創薬へ向けた熱力学的解析法の適応について10C9が持つ抗原結合ポケットをモデルに考察を行った。等温滴定型熱量測定法により、10C9とエンタルピー駆動力を伴って結合することが可能な低分子をライブラリー中からスクリーニングしたところ、正規の抗原であるCTX3Cと構造的な類似性を持った低分子骨格を抽出することに成功した。このことから、本研究は、創薬における熱力学的解析の可能性について大きな示唆を与えるものであると考えられる。