Vol.005 高速AFMによるIgG抗体の詳細観察

出典:Kotani N. et al., Biophysical society meeting 2015, 2016, and 2017

要旨

抗体は免疫において、異物を認識する中心的な役割を果たすタンパク質である。
抗体はある特定の物質(抗原)に特異的に結合する性質を持ち、体内に侵入した病原菌などと結合することで「異物」と認識する。
この性質により、抗体は特定の物質の検出や、がん細胞だけを狙い撃ちできる抗体医薬品など幅広く利用されている。

抗体の構造は古くから研究対象にされているものの、結晶化が困難であることから、限定的な解析しか行えないという課題がある。加えて溶液中における一分子の挙動、さらに抗体-抗体間や抗体-抗原間における相互作用については未解明の点も多い。

そこで、本研究では高速AFMを用いた溶液中におけるIgG(免疫グロブリンG)分子の動的解析を試みた。

Keyword: 抗体

抗体は2つのFab(antigen-binding fragment)領域と1つのFc (crystallizable fragment) 領域からなる、Y字型構造をもつ。
Fab領域とFc領域の間はヒンジというやわらかな部位により接続される。

抗原を認識し、結合するFab領域は配列の多様性に富み、この多様性によって、抗体はさまざまな抗原と結合できる。

観察結果

IgG抗体を基板にアンカリングして高速AFMで観察したところ、抗体のY字型構造が確認された。
Y字型に観察された3本の腕のうち、2本は残る1本と比較して大きく観察され、大きい2本がFab領域、小さな1本がFc領域を示すと推測される。

次に、IgG抗体を基板にソフトランディングさせて観察したところ、Fab領域がヒンジを中心に腕を振るように動く様子(Y字がT字に近くなる)が観察された。

Fab領域の動きを、ブラウン運動として高速AFM像から定量した。
定量したブラウン運動が示す変位の大きさは、抗体ヒンジの物性(やわらかさ)を反映していると考えられる。

 

高速AFMによるIgG抗体一分子の観察像。ヒンジを支点としてFab領域が動いている。
 

 

高速AFMによる抗体の観察像(4倍速)
 

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使用機種

サンプルスキャン型高速原子間力顕微鏡 SS-NEX

高速AFMのご紹介

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