Usage d'anticorps synthétiques pour explorer les principes de base de reconnaissance moléculaire

par Frédéric Albert Fellouse

Thèse de doctorat en Bioinformatique. Biologie structurale et génomique

Sous la direction de Hervé Darbon.


  • Résumé

    Antibodies are one of the major molecules responsible for immune recognition in vertebrates. Antibodies are evolved somatically from a naïve repertoire of a few million unique members, and diversity is concentrated in the complementarity determining regions that form the antigen-binding site. Antigen-binding sites are enriched for tyrosine, serine and glycine residues in vertebrate repertoires, and we investigated whether this bias reflects chemical properties of these residue types which make them particularly favorable for antigen recognition. We generated synthetic antibody libraries with chemical diversity restricted to small subsets of amino acids and assessed the capacity for antigen recognition. We found that combinations of four amino acids (tyrosine, alanine, aspartate and serine) were sufficient for the generation of antibodies with high affinity and specificity. Structural and mutagenic characterization of antibodies binding specifically to vascular endothelial growth factor revealed that tyrosine dominates the structural and functional paratopes. The results support a model for naïve antigen recognition in which large tyrosine side chains establish binding contacts with antigen, and small Ser and Ala side chains serve as auxiliaries that help to position tyrosine in favorable binding conformations. This model has been further validated by the selection of specific antibodies from a binary diversity composed of only tyrosine and serine. Taken together, the results show that the chemical nature of tyrosine endows the amino acid with a privileged role in antigen recognition, and this likely explains the high abundance of Tyr in natural antigen-binding sites.

  • Titre traduit

    Using synthetic antibodies to explore the basic principles of molecular recognition


  • Résumé

    Les anticorps sont au centre de la reconnaissance immunitaire chez les vertébrés. Ils sont engendrés à partir d'un répertoire naïf de plusieurs millions de séquences uniques. Malgré une grande diversité le site de fixation de l'antigène est naturellement riche en résidus tyrosine, sérine et glycine. Nous avons étudié si cette préférence reflète des propriétés chimiques particulières pour ces types de résidu qui les rendraient propices à la reconnaissance antigénique. Nous avons évalué la fonctionnalité de banques synthétiques d'anticorps avec une diversité chimique limitée à des sous-groupes d'acides aminés. Une combinaison de quatre acides aminés (tyrosine, alanine, aspartate et sérine) s'est avérée être suffisante pour la génération d'anticorps à haute affinité et spécificité. La caractérisation d'anticorps qui se lient spécifiquement au facteur de croissance de l'endothélium vasculaire indique que les résidus tyrosine dominent les paratopes structuraux et fonctionnels. Les résultats confortent un modèle de reconnaissance naïve d'antigène dans lequel les larges chaînes latérales des résidus tyrosine établiraient des contacts de liaison avec l'antigène et les résidus sérine et alanine aideraient au positionnement des tyrosine dans des conformations favorables pour la liaison. Ce modèle a été corroboré par la sélection d'anticorps spécifiques à partir d'une diversité binaire composée uniquement de tyrosine et de sérine. Globalement, les résultats montrent que la nature chimique du résidu tyrosine le dote d'un rôle privilégié dans la reconnaissance antigénique, expliquant probablement l'abondance élevée de tyrosine dans les sites naturels de fixation de l'antigène.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (173 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliographie f.159-173

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