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Antibody Folding

导言​

单克隆抗体pembrolizumab是美国食品和药物管理局(FDA)已批准的PD-1阻断剂，用于治疗几种类型的癌症。5GGS是PD-1与pembrolizumab的复合物晶体结构。

在本教程中，您将学习抗体的结构预测，并通过蛋白质结构比对评价抗体结构预测的准确性。抗体结构预测调用Hermite中的Antibody Folding模块。蛋白质结构比对调用Hermite中的Protein Alignment模块。

本教程用到的数据如下：

> 5GGS_1|Chains A, C|heavy chain|Homo sapiens (9606) QVQLVQSGVEVKKPGASVKVSCKASGYTFTNYYMYWVRQAPGQGLEWMGGINPSNGGTNFNEKFKNRVTLTTDSSTTTAYMELKSLQFDDTAVYYCARRDYRFDMGFDYWGQGTTVTVSS

> 5GGS_2|Chains B, D|light chain|Homo sapiens (9606)EIVLTQSPATLSLSPGERATLSCRASKGVSTSGYSYLHWYQQKPGQAPRLLIYLASYLESGVPARFSGSGSGTDFTLTISSLEPEDFAVYYCQHSRDLPLTFGGGTKVEIK

1. Antibody Folding​

1.1 入口​

  • 左侧通用菜单栏Function → Biomacromolecule → Antibody Folding。

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  • 界面右侧出现：

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1.2 序列输入及参数调节​

  • Input Sequence处输入抗体的重链和轻链 → 勾选Predict Antibody properties预测抗体性质 → pH调整至7.4使蛋白质达到此pH下的质子化状态 → Job Name处将该任务进行命名为 Case-Antibody Fold-5GGS → 点击Submit提交任务。

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1.3 预测结果展示​

  • 点击左侧通用菜单栏的Job → 在弹出的Job List界面处找出 Case-Antibody Fold-5GGS 任务 → 点击 Show。

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1.3.1 抗体结构预测结果展示​

  • 蛋白预测结果显示于 3D Workspace 界面中，抗体结构区域用不同的色彩标示，蓝色为重链，绿色为轻链，紫色为非H3的CDR区，橙色为CDR-H3。

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1.3.2 抗体性质预测结果展示​

  • 抗体性质预测的结果如图，结果表明该抗体的粘度比较合适、清除率风险较低、聚集性可接受，且抗体的PSH、PPC PNC和SFvCSP Score 也分布于统计区间内，符合 TAP 原则。总之，该抗体的生物物理性质比较合适，说明Antibody Properties可以准确的预测5GGS抗体的性质。

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2. Protein Alignment​

  • 为检验抗体结构预测的准确性，调用Protein Alignment模块将预测出的蛋白结构与5GGS结构进行比对。

2.1 将蛋白结构导入3D Workspace窗口​

  • 左侧通用菜单栏File → Get PDB。

  • 在弹出的窗口中输入PDB ID：5GGS，点击Import导入该蛋白质结构。

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2.2 调用Protein Alignment模块​

2.2.1 入口​

  • 在同一个 project 中，点击左侧通用菜单栏Function → General → Protein Alignment。

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2.2.2 导入参考蛋白结构​

  • 界面右侧出现的Protein Alignment操作窗口，首先导入参考蛋白结构：点击Select from 3D Workspace，弹出Select Structure窗口 → 在Structure Hierarchy内选中5GGS蛋白的Chain A（抗体重链）和Chain B（抗体轻链） → Select Structure窗口点击OK。

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2.2.3 导入需比对的蛋白结构​

  • Next点击后进入比对蛋白的选择窗口，导入需要比对的蛋白结构：点击Select from 3D Workspace，弹出Select Structure窗口 → 在Structure Hierarchy内选中预测的5GGS蛋白结构Case-Antibody Fold-5GGS → 点击OK。

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2.2.4 比对参数设置​

  • Next点击后进入参数设置页面，Alignment Atoms选择Cα从而基于蛋白之间的α-碳原子进行比对。由于无特殊的比对需求，因此跳过Select Binding Site的参数设置。Job Name处将该任务命名为5GGS_PA，点击Submit提交该任务。

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2.3 结果分析​

2.3.1 结果展示​

  • 左侧通用菜单栏Menu Job → 在弹出的Job List窗口中找到任务 5GGS_PA → 点击Operation下的操作 Show 展示该任务。

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  • 蛋白结构的叠合图像结果显示于3D Workspace窗口，界面右侧出现Protein Alignment Result窗口显示蛋白的比对结果。

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2.3.2 结果说明​

  • 经过蛋白结构比对，发现Antibody Folding预测的抗体5GGS的结构与5GGS结构的RMSD值为0.89 Å，说明Antibody Folding能很好地预测5GGS抗体的蛋白结构。

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