制約されたX線散乱モデリングによるヒトIgG4のFC領域のマスキング：抗体機能と治療への影響

4つのヒトIgG抗体サブクラスIgG1-IgG4のうち、IgG4は補体を活性化せず、バイスピクピク質抗体の形成を含む非定型の自己関連を示すという点で興味深い。抗体の溶液構造は、機能と治療用途を理解するために重要です。したがって、IgG4はシンクロトロンX線散乱によって研究されました。濃度の増加とともに、ギリミエルX線r（g）は5.0 nmから5.1 nmに増加しました。距離分布関数P（R）は、0.3 mg/mLで単一のピークを明らかにしました。これは、IgG4の最大寸法が17 nmで変化していない場合でも、1.3 mg/mLでより小さなR値にシフトする2つのピークに分解されました。これは、IgG4溶液構造のわずかな濃度依存性を示しています。分析的超遠心分離により、6.4秒の沈降係数の濃度依存性は観察されなかった。制約された散乱モデリングにより、IgG4が1つのFAB-FCペアがもう一方のペアよりも近く、FC領域の片側のアクセシビリティがFAB領域によってマスクされている非対称溶液構造があることを示す溶液構造決定が生じました。IgG4濃度の変化により、2つのFAB-FCペア間の平均距離は1〜2 nm変化します。FAB領域の平均化された立体構造は、FC領域への補体C1Q結合とFC領域を介したIgG4の自己協会を妨げることができるようです。現在の結果は、IgG4機能を明確にし、抗体の安定性を調査するための出発点を提供します。

Of the four human IgG antibody subclasses IgG1-IgG4, IgG4 is of interest in that it does not activate complement and exhibits atypical self-association, including the formation of bispecific antibodies. The solution structures of antibodies are critical to understand function and therapeutic applications. Thus IgG4 was studied by synchrotron X-ray scattering. The Guinier X-ray radius of gyration R(G) increased from 5.0 nm to 5.1 nm with an increase of concentration. The distance distribution function P(r) revealed a single peak at 0.3 mg/ml, which resolved into two peaks that shifted to smaller r values at 1.3 mg/ml, even though the maximum dimension of IgG4 was unchanged at 17 nm. This indicated a small concentration dependence of the IgG4 solution structure. By analytical ultracentrifugation, no concentration dependence in the sedimentation coefficient of 6.4 S was observed. Constrained scattering modelling resulted in solution structural determinations that showed that IgG4 has an asymmetric solution structure in which one Fab-Fc pair is closer together than the other pair, and the accessibility of one side of the Fc region is masked by the Fab regions. The averaged distances between the two Fab-Fc pairs change by 1-2 nm with the change in IgG4 concentration. The averaged conformation of the Fab regions appear able to hinder complement C1q binding to the Fc region and the self-association of IgG4 through the Fc region. The present results clarify IgG4 function and provide a starting point to investigate antibody stability.