Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1030510.32607/20758251-2019-11-1-58-65Research ArticlesЭкспериментальные статьиResearch ArticleStructure of the Anti-C60 Fullerene Antibody Fab Fragment: Structural Determinants of Fullerene BindingСтруктура FAB-фрагментов антител к фуллерену C60: структурные детерминанты связывания фуллеренаOsipovE. M.ОсиповE. M.
Russian Federation
vpopov@inbi.ras.ruHendricksonO. D.ГендриксонO. Д.
Russian Federation
vpopov@inbi.ras.ruTikhonovaT. V.ТихоноваT. В.
Russian Federation
vpopov@inbi.ras.ruZherdevA. V.ЖердевA. В.
Russian Federation
vpopov@inbi.ras.ruSolopovaO. N.СолоповаO. Н.
Russian Federation
vpopov@inbi.ras.ruSveshnikovP. G.СвешниковП. Г.
Russian Federation
vpopov@inbi.ras.ruDzantievB. B.ДзантиевБ. Б.
Russian Federation
vpopov@inbi.ras.ruPopovV. O.ПоповВ. O.
Russian Federation
vpopov@inbi.ras.ruBach Institute of Biochemistry, Research Center of Biotechnology of the Russian Academy of SciencesИнститут биохимии им. А. Н. Баха, Федеральный исследовательский центр «Фундаментальные основы биотехнологии» РАНRussian Research Center of Molecular Diagnostics and TherapyВсероссийский научный центр молекулярной диагностики и лечения15032019111VOL 11, NO1 (2019)ТОМ 11, №1 (2019)586517012020Copyright ©; 2019, Osipov E.M., Hendrickson O.D., Tikhonova T.V., Zherdev A.V., Solopova O.N., Sveshnikov P.G., Dzantiev B.B., Popov V.O.Copyright ©; 2019, Осипов E.M., Гендриксон O.Д., Тихонова T.В., Жердев A.В., Солопова O.Н., Свешников П.Г., Дзантиев Б.Б., Попов В.O.2019Osipov E.M., Hendrickson O.D., Tikhonova T.V., Zherdev A.V., Solopova O.N., Sveshnikov P.G., Dzantiev B.B., Popov V.O.Осипов E.M., Гендриксон O.Д., Тихонова T.В., Жердев A.В., Солопова O.Н., Свешников П.Г., Дзантиев Б.Б., Попов В.O.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10305

The structure of the anti-C60 fullerene antibody Fab fragment (FabC60) was solved by X-ray crystallography. The computer-aided docking of C60 into the antigen-binding pocket of FabC60 showed that binding of C60 to FabC60 is governed by the enthalpy and entropy; namely, by π-π stacking interactions with aromatic residues of the antigen-binding site and reduction of the solvent-accessible area of the hydrophobic surface of C60. A fragment of the mobile CDR H3 loop located on the surface of FabC60 interferes with C60 binding in the antigen-binding site, thereby resulting in low antibody affinity for C60. The structure of apo-FabC60 has been deposited with pdbid 6H3H.

Структура Fab-фрагментов антител к фуллерену C60 (FabC60) решена методом рентгеноструктур ного анализа. Виртуальный докинг C60 в антигенсвязывающем кармане FabC60 показал, что связывание C60 с FabC60 обеспечивается энтальпийными и энтропийными факторами: π-π-стэкинг-взаимодействиями с ароматическими остатками антигенсвязывающего кармана и снижением площади доступной раствори телю гидрофобной поверхности C60. Фрагмент подвижной петли CDR H3, локализованный на поверхности FabC60, затрудняет доступ C60 в антигенсвязывающий центр, что может объяснять пониженную аффинность антител к С60. Структура FabC60 депонирована в Protein Data Bank с pdbid 6H3H.

antibodiesfullerenemolecular modelingX-ray analysisантителамолекулярное моделированиерентгеноструктурный анализфуллеренThis work was supported by the Programme of the Presidium of the Russian Academy of Sciences No. 32 “Nanostructures: Physics, Chemistry, Biology, and Technology Basics”.Работа выполнена при поддержке программы Президиума РАН № 32 «Наноструктуры: физика, химия, биология, основы технологий».[1] Sundberg E.J., Mariuzza R.A. // Adv. Protein Chem. 2002, V.61, P.119-160[2] Sundberg E.J. // In: Methods Mol Biol. 2009, P.23-36[3] Calvaresi M., Zerbetto F., Ciamician C.G., Bologna U., Selmi V.F. // ACS Nano. 2010, V.4, №4, P.2283-2299[4] Dunbar J., Krawczyk K., Leem J., Baker T., Fuchs A., Georges G., Shi J., Deane C.M. // Nucleic Acids Res. 2014, V.42, №D1, P.D1140-D1146[5] Abbott W.M., Damschroder M.M., Lowe D.C. // Immunology. 2014, V.142, №4, P.526-535[6] Wilson I.A., Rini J.M., Fremont D.H., Fieser G.G., Stura E.A. // Methods Enzymol. 1991, V.203, P.153-176[7] Clementi N., Mancini N., Castelli M., Clementi M., Burioni R. // Drug Discov. Today. 2013, V.18, №9-10, P.464-471[8] Narciso J.E.T., Uy I.D.C., Cabang A.B., Chavez J.F.C., Pablo J.L.B., Padilla-Concepcion G.P., Padlan E.A. // Nat. Biotechnol. 2011, V.28, №5, P.435-447[9] Malito E., Carfi A., Bottomley M. // Int. J. Mol. Sci. 2015, V.16, №12, P.13106-13140[10] Jeevanandam J., Barhoum A., Chan Y.S., Dufresne A., Danquah M.K. // Beilstein J. Nanotechnol. 2018, V.9, №1, P.1050-1074[11] Boraschi D., Italiani P. // Vaccines. 2015, V.3, №4, P.930-939[12] Sun T., Zhang Y.S., Pang B., Hyun D.C., Yang M., Xia Y. // Angew. Chemie Int. Ed. 2014, V.53, №46, P.12320-12364[13] Stylianopoulos T., Jain R.K. // Nanomedicine Nanotechnology, Biol. Med. 2015, V.11, №8, P.1893-1907[14] Castro E., Garcia A.H., Zavala G., Echegoyen L. // J. Mater. Chem. B. 2017, V.5, №32, P.6523-6535[15] Braden B.C., Goldbaum F.A., Chen B.X., Kirschner A.N., Wilson S.R., Erlanger B.F. // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2000, V.97, №22, P.12193-12197[16] Chen B.-X., Wilson S.R., Das M., Coughlin D.J., Erlanger B.F. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1998, V.95, №18, P.10809-10813[17] Hendrickson O.D., Fedyunina N.S., Martianov A.A., Zherdev A. V., Dzantiev B.B. // J. Nanoparticle Res. 2011, V.13, №9, P.3713-3719[18] Hendrickson O., Fedyunina N., Zherdev A., Solopova O., Sveshnikov P., Dzantiev B. // Analyst. 2012, V.137, №1, P.98-105[19] Kabsch W. // Acta Crystallogr. Sect. D. 2010, V.66, №2, P.125-132[20] Winn M.D., Ballard C.C., Cowtan K.D., Dodson E.J., Emsley P., Evans P.R., Keegan R.M., Krissinel E.B., Leslie A.G.W., McCoy A. // Acta Crystallogr. Sect. D. 2011, V.67, Pt4, P.235-242[21] Long F., Vagin A.A., Young P., Murshudov G.N. // Acta Crystallogr. Sect. D. 2008, V.64, Pt1, P.125-132[22] Cygler M., Wu S., Zdanov A., Bundle D.R., Rose D.R. // Biochem. Soc. Trans. 1993, V.21, №2, P.437-441[23] Murshudov G.N., Vagin A.A., Dodson E.J. // Acta Crystallogr. Sect. D. 1997, V.53, №3, P.240-255[24] Emsley P., Lohkamp B., Scott W.G., Cowtan K. // Acta Crystallogr. Sect. D. 2010, V.66, №4, P.486-501[25] // The PyMOL Molecular Graphics System, Version 2.0 Schrodinger, LLC. //[26] Trott O., Olson A.J. // J. Comput. Chem. 2009, V.31, №2, P.455-461[27] Kabat E.A., Te Wu T., Foeller C., Perry H.M., Gottesman K.S. // Sequences of Proteins of Immunological Interest. Diane Publ. Comp., 1992, Bethesda, MD, USA. 1992[28] Martin A.C. // Proteins. 1996, V.25, №1, P.130-133[29] Stanfield R.L., Wilson I.A. // Trends Biotechnol. 1994, V.12, №7, P.275-279[30] Weitzner B.D., Dunbrack R.L., Gray J.J. // Structure. 2015, V.23, №2, P.302-311[31] Regep C., Georges G., Shi J., Popovic B., Deane C.M. // Proteins. 2017, V.85, №7, P.1311-1318[32] Kim K.H., Ko D.K., Kim Y.T., Kim N.H., Paul J., Zhang S.Q., Murray C.B., Acharya R., Degrado W.F., Kim Y.H. // Nat. Commun. 2016, V.7