Mecanismo do anticorpo

Oct 15, 2023

Nature Communications volume 14, Número do artigo: 1705 (2023) Citar este artigo

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Patógenos bacterianos desenvolveram mecanismos intrincados para escapar do sistema imunológico humano, incluindo a produção de enzimas imunomoduladoras. Os sorotipos de Streptococcus pyogenes secretam duas endo-β-N-acetilglicosaminidases multimodulares, EndoS e EndoS2, que desglicosilam especificamente o N-glicano conservado em Asn297 em IgG Fc, desativando as funções efetoras mediadas por anticorpos. Entre milhares de enzimas ativas de carboidratos conhecidas, EndoS e EndoS2 representam apenas um punhado de enzimas que são específicas para a porção de proteína do substrato de glicoproteína, não apenas o componente de glicano. Aqui, apresentamos a estrutura cryoEM de EndoS em complexo com o fragmento IgG1 Fc. Em combinação com espalhamento de raios X de baixo ângulo, mutagênese de varredura de alanina, medidas de atividade hidrolítica, cinética enzimática, ressonância magnética nuclear e análises de dinâmica molecular, estabelecemos os mecanismos de reconhecimento e desglicosilação específica de anticorpos IgG por EndoS e EndoS2. Nossos resultados fornecem uma base racional para projetar novas enzimas com seletividade de anticorpo e glicano para aplicações clínicas e biotecnológicas.

Streptococcus pyogenes (estreptococo do grupo A; GAS) é uma bactéria patogênica Gram-positiva que causa condições potencialmente fatais e doenças relacionadas ao sistema imunológico pós-infecção, além de infecções leves da pele e do trato respiratório superior1. A fim de escapar do sistema imunológico e facilitar a colonização do hospedeiro, o GAS emprega uma grande variedade de mecanismos, principalmente a secreção de enzimas que inativam seletivamente moléculas-chave do sistema imunológico, como os anticorpos imunoglobulina G (IgG) (Fig. 1a)2. EndoS3 e EndoS24 são endo-β-N-acetilglicosaminidases (ENGases) produzidas por diferentes sorotipos GAS que hidrolisam o N-glicano ligado a Asn297 na região do fragmento cristalizável (Fc) de anticorpos IgG. EndoS é secretado por vários sorotipos GAS, incluindo M1, enquanto EndoS2 é secretado exclusivamente pelo sorotipo M49 GAS4. Essas ENGases são os membros mais proeminentes de uma classe rara de enzimas ativas em carboidratos que são específicas para o componente proteico do substrato glicoproteico e não apenas para o componente glicano; nenhum mecanismo de especificidade proteica por esta classe de enzimas foi ainda descrito. O N-glicano ligado a Asn297 é necessário para a ligação de IgG aos receptores Fc γ (FcγRs) e complemento C1q, que desencadeiam funções efetoras mediadas por anticorpos5,6,7,8. A atividade dessas enzimas abole, assim, as funções efetoras mediadas pela região Fc dos anticorpos IgG, aumentando a sobrevida e a virulência da bactéria9. Consequentemente, as ENGases específicas de IgG demonstraram melhorar a doença autoimune em diversos modelos animais10,11,12,13. Além disso, EndoS e EndoS2 são ferramentas poderosas para a síntese quimioenzimática de anticorpos com glicoformas homogêneas14,15,16,17 e conjugados de drogas18,19. Os N-glicanos da região Fc de anticorpos IgG no soro são compostos por >33 glicoformas distintas20 e suas estruturas químicas únicas modulam as funções efetoras alterando a ligação de Fc a FcγRs, bem como a estabilidade e a meia-vida do anticorpo21. A terapêutica baseada em anticorpos, uma das classes mais proeminentes e em expansão de drogas usadas para o tratamento de diversos distúrbios humanos, incluindo câncer, autoimunidade e doenças infecciosas22, são produzidas com glicoformas heterogêneas que afetam sua segurança e eficácia21. EndoS e EndoS2 são particularmente úteis para a remodelação de Fc glicano devido à especificidade estrita de ambas as enzimas para anticorpos IgG intactos e à descoberta de seus respectivos mutantes de glicosintase que são capazes de transferir um N-glicano homogêneo para anticorpos IgG usando uma abordagem quimioenzimática23,24 ( Fig. 1b). A geração de anticorpos com glicoformas definidas é crítica não apenas para entender o papel de cada glicoforma na função do anticorpo, mas também para a produção de anticorpos com propriedades terapêuticas, diagnósticas e farmacocinéticas definidas25.