Cartographie fine

Définir l’épitope au niveau de simples résidus

La cartographie fine détermine le rôle de chaque résidu individuel au sein de l’épitope et évalue la tolérance du site de liaison d’un anticorps pour des variants du ligand optimal. Les études initiales de cartographie peptidique utilisant une cartographie linéaire, conformationnelle ou discontinue de peptides chevauchants peuvent identifier des segments de 3 à 8 acides aminés, en fonction du mode de liaison. Cependant, tous les résidus ne seront pas nécessairement impliqués dans la liaison au sein de ces segments.

Notre plateforme de cartographie fine

Un scan complet de tous les acides aminés d’une séquence d’un épitope pré-identifié implique la substitution systématique de tous ces résidus un à un par les 20 acides aminés protéinogènes (naturels). Dans certains cas, des résidus non naturels ou spécifiquement modifiés sont disponibles sur demande. Les substitutions qui entraînent une liaison accrue peuvent également présenter un intérêt. Ce type d’information peut offrir des indications sur la thermodynamique de la liaison épitope-paratope. En ce qui concerne les interactions protéine-protéine (peptide), la cartographie fine permet de développer des ligands peptidiques supérieurs comme inhibiteurs potentiels de l’activité des protéines (compétiteurs de liaison, inhibiteurs enzymatiques, etc.) et elle est donc fréquemment appliquée par Pepscan aux fins d’optimisation des peptides candidats.

Le balayage de la longueur des épitopes complète l’analyse par substitution et utilise une banque complète d’épitopes candidats de toutes longueurs. Ces candidats sont testés avec l’anticorps pour identifier la longueur de séquence qui est la mieux adaptée en fonction de l’intensité de la liaison.

Étude de cas 1 : cartographie fine des épitopes linéaires des anticorps monoclonaux anti-VIH (F425-B4e8)

Le F425-B4e8 est l’un des rares anticorps monoclonaux neutralisant totalement le VIH. L’anticorps reconnaît le site de la boucle variable V3 très flexible de la sous-unité gp120 du virus VIH-1. Une meilleure compréhension des mécanismes de reconnaissance des anticorps totalement neutralisants permettrait non seulement d’élargir nos connaissances sur l’entrée du VIH-1, mais elle pourrait également susciter de nouvelles conceptions d’immunogènes aux fins de développement d’un vaccin. Dans cette étude, une cartographie linéaire et une analyse de remplacement complète ont été effectuées pour examiner les caractéristiques fines de l’épitope F425-B4e8.

La séquence de liaison supérieure 306RKRIHIGPGRAFYT319 a été identifiée dans une banque de peptides linéaires se chevauchant entièrement, en se basant sur la séquence de gp160. Une analyse complète de remplacement dans laquelle chaque position de l’épitope a été remplacée par tous les autres acides aminés naturels, a ensuite été réalisée. La liaison de F425-B4e8 à chaque permutation d’épitope a été enregistrée et comparée à celle de la séquence native (Figure 1, en bas à droite). L’expérience a révélé que dans le motif 311IGPGRAF317, tous les acides aminés sont essentiels à la liaison ; la plupart des substitutions altèrent la liaison des anticorps. La plupart des substitutions de I309 ont significativement altéré la liaison, mais sans totalement la supprimer.

Ces résultats fournis par Pepscan sont conformes à ceux obtenus par cristallographie aux rayons X (adaptés de Bell et al., J Mol Biol. 2008, 2QSC.pdb ; en bas à gauche), mais ils permettent de déterminer la tolérance du paratope de façon encore plus détaillée.

Fine mapping

Figure 1. Au départ, l’épitope linéaire de l’anticorps F425-B4e8 a été cartographié via une approche de cartographie des épitopes linéaires. Le profil de liaison est indiqué en haut à gauche. Pour identifier les caractéristiques fines de la liaison de l’anticorps, une analyse de remplacement complète a été exécutée, comme indiqué en haut à droite. En bref, cette analyse permet d’identifier les résidus essentiels à la liaison et d’indiquer le contexte de la liaison. En bas à droite se trouve un tracé de lettres qui montre comment la mutation des positions ₃₁₁IGPGRAF₃₁₇ diminue la liaison des anticorps, tandis que les remplacements d’autres résidus sont le plus souvent tolérés. Vous pouvez visualiser la concordance des résultats obtenus par l’analyse de Pepscan et la cristallographie par rayons X à l’aide du fichier de coordonnées 3D 2qsc.pdb en bas à gauche.