エピトープ

エピトープは抗原決定基とも呼ばれ、免疫系、特に抗体、B細胞、またはT細胞によって認識される抗原の一部です。エピトープに結合する抗体の部分はパラトープと呼ばれます。エピトープは通常は非自己タンパク質ですが、認識できる宿主由来の配列（自己免疫疾患の場合など）もエピトープです。^[1]

タンパク質抗原のエピトープは、その構造とパラトープとの相互作用に基づいて、コンフォメーションエピトープと線状エピトープの2つのカテゴリに分類されます。[ 2 ]^コンフォメーションエピトープ と線状エピトープは、エピトープが採用する3Dコンフォメーションに基づいてパラトープと相互作用します。この3Dコンフォメーションは、関与するエピトープ残基の表面特性と、抗原の他のセグメントの形状または三次構造によって決定されます。コンフォメーションエピトープは、不連続なアミノ酸残基の相互作用によって採用される3Dコンフォメーションによって形成されます。対照的に、線状エピトープは、連続したアミノ酸残基の相互作用によって採用される3Dコンフォメーションによって形成されます。線状エピトープは、関与するアミノ酸の一次構造によってのみ決定されるわけではありません。そのようなアミノ酸残基に隣接する残基、および抗原のより遠いアミノ酸残基は、一次構造残基がエピトープの3Dコンフォメーションを採用する能力に影響を与えます。^{[3] [4] [5] [6] [7]} エピトープの90%は立体構造的である。^[8]

T細胞エピトープ^[9]は抗原提示細胞の表面に提示され、主要組織適合性複合体（MHC）分子と結合します。ヒトでは、専門的な抗原提示細胞はMHCクラスIIペプチドを提示するように特化していますが、ほとんどの核のある体細胞はMHCクラスIペプチドを提示します。MHCクラスI分子によって提示されるT細胞エピトープは、通常、長さが8〜11アミノ酸のペプチドですが、MHCクラスII分子は、長さが13〜17アミノ酸のより長いペプチドを提示します^{[10]。また、非古典的なMHC分子は、}糖脂質などの非ペプチドエピトープも提示します。

免疫グロブリンまたは抗体が結合する抗原の部分は、B細胞エピトープと呼ばれます。^{[11] B}細胞エピトープは、立体配座型と線状型の2つのグループに分けられます。 [11] B細胞エピトープは主に立体配座型です。^{[12] [13]}四次構造を考慮すると、追加のエピトープタイプがあります。^[13]タンパク質サブユニットが凝集するとマスクされるエピトープは、クリプトトープと呼ばれます。^[13]ネオトープは、特定の四次構造にある場合にのみ認識され、エピトープの残基は複数のタンパク質サブユニットにまたがることができます。^[13]ネオトープは、サブユニットが解離すると認識されなくなります。^[13]

エピトープは交差反応を起こすことがあります。この特性は、抗イディオタイプ抗体による免疫システムの調節に利用されます (ノーベル賞受賞者のニールス・カイ・イェルネが最初に提唱しました)。抗体が抗原のエピトープに結合すると、そのパラトープは別の抗体のエピトープになり、その抗体が結合します。この 2 番目の抗体が IgM クラスの場合、その結合によって免疫応答がアップレギュレーションされます。2 番目の抗体が IgG クラスの場合、その結合によって免疫応答がダウンレギュレーションされます。^{[引用が必要]}

MHCクラスIおよびIIエピトープは、計算手段のみで確実に予測できますが^[14]、すべてのin-silico T細胞エピトープ予測アルゴリズムの精度が同等というわけではありません。^[15]ペプチド-MHC結合を予測する方法には、データ駆動型と構造ベースの2つがあります。^[11]構造ベースの方法は、ペプチド-MHC構造をモデル化し、大きな計算能力を必要とします。 [ ^{11 ]}データ駆動型の方法は、構造ベースの方法よりも予測性能が優れています。 [11]データ駆動型の方法は、MHC分子に結合するペプチド配列に基づいてペプチド-MHC結合を予測します。^[11] T細胞エピトープを特定することで、科学者はT細胞を追跡、表現型判定、刺激することができます。^{[16] [17] [18] [19]}

エピトープマッピングには、構造研究と機能研究の2つの主な方法があります。^[20]エピトープを構造的にマッピングする方法には、X線結晶構造解析、核磁気共鳴、電子顕微鏡法などがあります。^[20] Ag-Ab複合体のX線結晶構造解析は、エピトープを構造的にマッピングする正確な方法と考えられています。^[20]核磁気共鳴は、Ag-Ab複合体に関するデータを使用してエピトープをマッピングするために使用できます。^[20]この方法は結晶形成を必要としませんが、小さなペプチドとタンパク質にしか機能しません。^[20]電子顕微鏡法は、ウイルス粒子のような大きな抗原上のエピトープを局在化できる低解像度の方法です。^[20]

エピトープを機能的にマッピングする方法では、抗体の結合を決定するために、ウエスタンブロット、ドットブロット、ELISAなどの結合アッセイがよく使用されます。^[20]競合法では、2つのモノクローナル抗体（mAB）が抗原に同時に結合できるか、または同じ部位に結合するために互いに競合するかを判断します。^[20]別の技術には、構造的に複雑なタンパク質上の立体配座エピトープの迅速なマッピングを改善するために開発されたエピトープマッピング戦略であるハイスループット突然変異誘発が含まれます。 ^[21]突然変異誘発では、個々の残基でランダム/部位特異的な突然変異を使用してエピトープをマッピングします。^[20] B細胞エピトープマッピングは、抗体治療薬、ペプチドベースのワクチン、および免疫診断ツールの開発に使用できます。^{[20] [22]}

エピトープはプロテオミクスや他の遺伝子産物の研究でよく使用されます。組み換え DNA技術を使用して、一般的な抗体によって認識されるエピトープをコードする遺伝子配列を遺伝子に融合することができます。合成後、結果として得られるエピトープ タグにより、抗体はタンパク質または他の遺伝子産物を見つけることができ、位置特定、精製、およびさらなる分子特性評価のための実験室技術が可能になります。この目的で使用される一般的なエピトープは、Myc タグ、HA タグ、FLAG タグ、GST タグ、6xHis、^[23] V5 タグ、および OLLAS です。^[24]ペプチドは、ペプチドと共有結合を形成するタンパク質によって結合されることもあり、不可逆的な固定化が可能になります。^[25]これらの戦略は、「エピトープに焦点を合わせた」ワクチン設計の開発にもうまく適用されています。^{[26] [27]}

最初のエピトープベースのワクチンは、1985年にジェイコブらによって開発されました。^[28]エピトープベースのワクチンは、単離されたB細胞またはT細胞エピトープを使用して体液性免疫応答と細胞性免疫応答を刺激します。 ^{[28] [22] [17]}これらのワクチンは、複数のエピトープを使用して有効性を高めることができます。^[28]ワクチンに使用するエピトープを見つけるために、インシリコマッピングがよく使用されます。^[28]候補エピトープが見つかると、その構造が設計され、ワクチンの効率がテストされます。^[28]エピトープベースのワクチンは一般的に安全ですが、副作用の1つとしてサイトカインストームが考えられます。^[28]

ネオ抗原決定基は、ネオ抗原上のエピトープであり、免疫系によってこれまで認識されなかった新しく形成された抗原である。 ^{[29]ネオ抗原は}腫瘍抗原と関連していることが多く、腫瘍細胞に見られる。^[30]ネオ抗原、ひいてはネオ抗原決定基は、タンパク質がグリコシル化、リン酸化、タンパク質分解などの生化学的経路内でさらに修飾を受けると形成される可能性がある。これにより、タンパク質の構造が変化し、新しい抗原決定基を生み出すためネオ抗原決定基と呼ばれる新しいエピトープが生成される可能性がある。認識には、別の特定の抗体が必要である。^[要出典]

• クリプトトープ
• エピトープビニング
• ミモトペ
• オドトープ
• ポリクローナルB細胞応答
• タンパク質タグ
• TimeSTAMPタンパク質標識

• 抗体は抗原の表面の立体構造に結合する（ジェーンウェイ免疫生物学セクション3.8）
• 抗原は、抗体の結合部位のポケットや溝、または拡張された表面に結合することができる（ジェーンウェイ免疫生物学図3.8）

• MHCBN: MHC/TAP バインダーと T 細胞エピトープのデータベース
• Bcipep: B​​細胞エピトープのデータベース
• SYFPEITHI — T細胞エピトープの初のオンラインデータベース
• IEDB — 認識コンテキストの注釈付きT細胞およびB細胞エピトープのデータベース — NIH資金提供
• ANTIJEN — 英国ジェンナー研究所の T 細胞および B 細胞エピトープ データベース
• IMGT/3Dstructure-DB — IG と TR の注釈付き B 細胞および T 細胞エピトープの 3 次元構造 — IMGT、モンペリエ、フランス
• SEDB: 構造エピトープデータベース — ポンディシェリ大学、DIT 資金提供
• 米国国立医学図書館医学件名標目表(MeSH)のエピトープ