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相補性決定領域（CDR ）は、免疫グロブリン（抗体）とT細胞受容体の可変鎖のポリペプチドセグメントであり、それぞれB細胞とT細胞によって生成されます。CDRはこれらの分子が特定の抗原に結合する場所であり、その構造/配列がそれぞれの抗体の結合活性を決定します。CDRのセットはパラトープ、つまり抗原結合部位を構成します。分子の最も可変的な部分であるCDRは、リンパ球によって生成される抗原特異性の多様性にとって非常に重要です。
結合親和性
抗体と抗原の相互作用は非常に特異的であり、親和性の高いものは結合強度が増して相互作用し、下流の免疫反応を引き起こします。抗原のエピトープと抗体のパラトープ間の結合の強さによって、相互作用の親和性が決まります。[1]
場所と構造
抗原受容体の可変ドメインのアミノ酸配列には、不連続に配置された 3 つの CDR (CDR1、CDR2、CDR3) があります。軽鎖には L1 から L3 と呼ばれる 3 つ、重鎖には H1 から H3 と呼ばれる 3 つがあります。[2]抗原受容体は通常 2 つの可変ドメイン (2 つの異なるポリペプチド鎖、重鎖と軽鎖) で構成されているため、抗原受容体ごとに 6 つの CDR があり、それらが集合的に抗原と接触します。1 つの抗体分子には 2 つの抗原受容体があるため、合計 12 個の CDR が含まれます。抗体には可変ドメインごとに 3 つの CDR ループがあります。5 つの抗体で構成され、すべての抗原結合部位の集合的な親和性の組み合わせの結果として結合力が高まった五量体IgM分子には、60 個の CDR があります。
免疫グロブリンおよびT細胞受容体に関連する配列変異のほとんどはCDRに見られるため、これらの領域は超可変領域と呼ばれることもあります。[3]可変ドメイン内では、CDR1とCDR2はポリペプチド鎖の可変（V）領域に見られ、CDR3にはVの一部、多様性（D、重鎖のみ）のすべて、および結合（J）領域が含まれます。[4] CDR3は最も可変性が高いです。V領域の配列は、B細胞の発生中に体細胞組換えと呼ばれる再編成を受けます。このV領域の再編成は、CDR-L3とCDR-H3がコード化され多様化する場所であり、他の4つのCDRは生殖細胞系で生成されます。CDR-H3の多様化により、最終的に抗体に特異性と抗原認識能力が与えられます[5]
抗体抗原相互作用には、アミノ酸残基などの他の要因も寄与します。CDR ループの特定の位置にある残基は、標準構造を分類するために使用されます。[5]非荷電極性残基、特にセリンとチロシンは、CDR に高濃度で存在します。これらの残基は、抗原と抗体の間の直接的な水素結合に大きく寄与します。水素結合相互作用は酵素の酵素活性を誘発するため、抗体抗原結合部位に存在する水素結合が多いほど、より強力で安定した結合構造になります。[1]
抗体の三次構造は、新しい抗体を分析および設計する上で重要です。6 つの CDR の構造と配列を組み合わせることで、抗体または T 細胞受容体に対する抗原受容体の結合活性が決定されます。CDR は、ループ長の違いに基づいて標準的なクラスに分類されており、一般的に CDR を区別するために使用されます。異なる長さの CDRS 間の構造関係は、配列などの長さに依存しないコンポーネントに基づいており、CDR をさらに特徴付けることができます。[5]抗体の非 H3 CDR (H3 以外のすべての CDR) のループ、つまり三次元構造は、Chothia ら[6]および最近では North ら[7]によってクラスター化および分類されています。 ホモロジー モデリングは、アミノ酸配列から三次構造を構築する計算方法です。いわゆる H3 ルールは、CDR3 のモデルを構築するための経験則です。[8]
参照
参考文献
- ^ ab Osajima T, Suzuki M, Neya S, Hoshino T (2014年9月). 「抗原と抗体の分子間相互作用に関する計算および統計的研究」. Journal of Molecular Graphics & Modelling . 53 : 128–139. doi :10.1016/j.jmgm.2014.07.005. PMID 25123651.
- ^ Polonelli L、Pontón J、Elguezabal N、Moragues MD、Casoli C、Pilotti E、et al. (2008 年 6 月)。El-Shemy HA (編)。「抗体の相補性決定領域 (CDR) は、異なる抗菌、抗ウイルス、抗腫瘍活性を示す可能性がある」。PLOS ONE。3 ( 6 ) : e2371。Bibcode : 2008PLoSO ... 3.2371P。doi : 10.1371 /journal.pone.0002371。PMC 2396520。PMID 18545659。
- ^ Abbas AK、Lichtman AH (2003)。細胞および分子免疫学（第5版）。サンダース、フィラデルフィア。ISBN 0-7216-0008-5。
- ^ ポール・WE (2008).基礎免疫学（第6版）. リピンコット・ウィリアムズ＆ウィルキンス. ISBN 978-0-7817-6519-0。
- ^ abc Gabrielli E, Pericolini E, Cenci E, Ortelli F, Magliani W, Ciociola T, et al. (2009年12月). 「抗体相補性決定領域（CDR）：適応免疫と自然免疫の架け橋」. PLOS ONE . 4 (12): e8187. Bibcode :2009PLoSO...4.8187G. doi : 10.1371/journal.pone.0008187 . PMC 2781551. PMID 19997599 .
- ^ Al- Lazikani B、 Lesk AM、Chothia C (1997 年 11 月)。「免疫グロブリンの標準構造の標準コンフォメーション」。Journal of Molecular Biology。273 ( 4): 927–948。doi :10.1006/jmbi.1997.1354。PMID 9367782 。
- ^ North B、Lehmann A、Dunbrack RL（2011年2月） 。「抗体CDRループコンフォメーションの新しいクラスタリング」。Journal of Molecular Biology。406（2）：228–256。doi ： 10.1016 /j.jmb.2010.10.030。PMC 3065967。PMID 21035459。
- ^ Shirai H, Kidera A, Nakamura H (1999年7月). 「H3ルール：抗体のCDR-H3構造の同定」. FEBS Letters . 455 (1–2): 188–197. Bibcode :1999FEBSL.455..188S. doi : 10.1016/S0014-5793(99)00821-2 . PMID 10428499.
外部リンク
- 米国国立医学図書館医学件名表(MeSH)における相補性決定領域
- PyIgClassify - CDRコンフォメーションの分類用サーバー