【抗体】従来のカノニカル構造を超える、構造情報を活用した新規CDR分類

論文タイトル

A new clustering of antibody CDR loop conformations

出典

J Mol Biol. 2011 Feb 18;406(2):228-56.

A new clustering of antibody CDR loop conformations - PubMed

Previous analyses of the complementarity-determining regions (CDRs) of antibodies have focused on a small number of "canonical" conformations for each loop. Thi...

確認したいこと

RosettaAntibodyで活用される抗体構造データセットPyIgClassifyにアノテートされた、構造分類の特徴について確認しました。

要旨

抗体(CDR)の新規な分類データセットを紹介した論文です。

解説など

Rosettaの抗体デザインアルゴリズムRAbDにおいては、探索対象の抗体構造データベースに、PylgClassifyが利用されています。PylgClassifyでは、多様な抗体配列のCDRが、構造に基づきクラスタリングされた形で整理されています。そのクラスタリング手法や分類結果の詳細な解説が、本記事で紹介する論文に記載されています。

抗体構造の分類の歴史を先に述べると、まず、Chothia・Lesk・Thorntonらが提案したカノニカル構造が、先駆的な分類になります。この分類においては、ループ長に大きく依存せず、少数の重要な残基をもとに構造分類をおこなわれています。これに続く研究において、Al-Lazikani・Martinらは、ループ長に基づく構造分類を定義しました。

次第に利用可能な抗体構造が蓄積されるにつれ、構造に着目した分類手法も提案されるようになります。構造に基づく分類の主要課題はH3の分類です。Moreaらは、H3をtorso領域と、head領域に分けて解釈することで、抗体の構造がある程度制限されることを見出しました。

本論文においては、時が経ち利用可能な抗体構造の数が大幅に増加したことを契機に、分類定義の更新を試みています。

クラスタリングに利用したデータセットとしては、PDBに登録されたユニークな337種の重鎖と、311種の軽鎖を用いています。十分なデータ量を活用できることから、低分解能の構造や、高いB-factor、またはエネルギー的に不安定なループを示す抗体は対象から厳しく除外しています。本手法ではChothiaの分類手法とは異なり、ループ長ごとに分類する方法を採用しています。

本手法で分類されたクラスを例を挙げると、各クラスタは「L1-12-3」のように示されます。これは「LCDR1」におけるループ長12merのメインカテゴリにおける、3番目のサブカテゴリであることを表しています。例えば、「L1-12」には12種類の抗体構造が登録されており、それらが3種類のサブカテゴリに分類されています。

実際に分類を試みると、分類の難度が、CDR領域またはループ長ごとに以下の3種類にわかれるとのことでした。