Os anticorpos (imunoglobulinas) são proteínas em forma de Y que reconhecem e neutralizam patógenos específicos. Sua capacidade de atingir moléculas ou células específicas os tornou candidatos promissores para o desenvolvimento futuro de medicamentos. No entanto, as suas cadeias leves – partes do anticorpo que contribuem para o reconhecimento e ligação a antigénios específicos – dobram-se e agregam-se mal, levando à amiloidose, uma condição que provoca complicações e disfunção tecidual no corpo.



No contexto do desenvolvimento de medicamentos, a agregação de anticorpos pode comprometer a sua capacidade de ligação aos antigénios e diminuir o seu potencial terapêutico. No entanto, a falta de informação estrutural detalhada sobre a sua agregação é um dos factores que dificulta o progresso neste domínio.

Como resultado, os esforços contínuos visam fornecer relatórios detalhados sobre estruturas agregadas e seus mecanismos de formação para avançar no desenvolvimento de medicamentos com anticorpos.

Em um estudo publicado na Nature Communications , uma equipe de pesquisadores do Japão, liderada por Shun Hirota do Instituto de Ciência e Tecnologia de Nara (NAIST), forneceu recentemente novos insights sobre as estruturas formadas durante a agregação de anticorpos através da troca de domínio 3D (3D-DS), um processo onde um específico região de uma proteína é trocada entre duas ou mais moléculas da mesma proteína.

O processo 3D-DS foi observado em várias proteínas, mas não nas cadeias leves de anticorpos até o presente estudo.

Na investigação, os pesquisadores usaram uma versão modificada da cadeia leve do anticorpo. Nesta forma modificada, um resíduo de cisteína (Cys), que normalmente forma uma ligação dissulfeto com uma cisteína de cadeia pesada, foi substituído por alanina (Ala). Esta alteração permitiu à equipa isolar e estudar as estruturas resultantes do 3D-DS no segmento do anticorpo que contribui para a ligação ao antigénio.

O 3D-DS da cadeia leve do anticorpo envolve a formação de dímeros (estruturas constituídas por duas subunidades idênticas) e tetrâmeros (estruturas compostas por dois dímeros com quatro subunidades idênticas).

“Nosso estudo fornece o primeiro relatório sobre a estrutura em nível atômico do fenômeno 3D-DS na região variável de uma cadeia leve de anticorpo”, ressalta Hirota.

A cromatografia de exclusão de tamanho da cadeia leve do anticorpo #4C214A revelou que o anticorpo existe como monómeros individuais e tetrâmeros de quatro subunidades. Para determinar a região onde os tetrâmeros são formados, os pesquisadores dividiram a cadeia leve do anticorpo na região variável (a ponta do anticorpo em forma de Y) e na região constante (a parte central do anticorpo em forma de Y).

Eles descobriram que a região variável #4V_L pode alternar entre estados monoméricos e tetraméricos.

Análises adicionais utilizando cristalografia de raios X e simulações termodinâmicas revelaram que a formação de tetrâmeros é impulsionada por interações hidrofóbicas que ocorrem entre dois dímeros 3D-DS.

Em comparação com os monômeros, descobriu-se que os tetrâmeros possuem estruturas de folha β mais rígidas, tornando-os menos flexíveis. A formação do tetrâmero 3D-DS pode ajudar a prevenir a agregação de proteínas, diminuindo a flexibilidade, evitando potencialmente a formação de agregados insolúveis. Por outro lado, o 3D-DS pode promover agregação de anticorpos.

Hirota conclui:“Essas descobertas não apenas esclarecem a estrutura de domínio trocado da cadeia leve do anticorpo, mas também contribuem para controlar a qualidade dos anticorpos e avançar no desenvolvimento de futuros agentes e medicamentos de reconhecimento molecular”.

Mais informações: Insights estruturais e termodinâmicos sobre a formação de tetrâmeros de cadeia leve de anticorpos por meio de troca de domínio 3D, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-43443-4
Fornecido pelo Instituto Nara de Ciência e Tecnologia