ヒト免疫グロブリンカッパおよびラムダCDR3領域の物理化学的特性の有意差

抗体可変領域は重い領域と軽鎖で構成されており、人間には、カッパとラムダの2つの軽鎖アイソタイプがあります。受容体編集における重要性にもかかわらず、軽鎖は抗体文献で見落とされていることが多く、重鎖相補性決定領域（CDR）-H3領域に焦点が当てられています。この論文では、ヒトカッパとラムダのライトチェーンCDR領域の物理化学的および構造的な違いを調査することに着手しました。IgM転写から29,000を超えるライトチェーン可変領域シーケンスを含むデータセットを構築しました。これは、ヒト骨髄および末梢血から分離された新しく形成されたB細胞を構築しました。また、公開されたヒトナイーブデータセットを使用して、カッパおよびラムダのライトチェーンと組み合わせた重鎖のCDR-H3特性を調査し、タンパク質データバンクを調査して、カッパとラムダ抗体CDR領域の構造的な違いを調査しました。カッパとラムダのライトチェーンは、CDR物理化学的および構造的特性が非常に異なるのに対し、それらがペアになっている重鎖はそれほど大きくないことがわかりました。また、カッパ、ラムダ、および重鎖遺伝子再編成における平均CDR3 Nヌクレオチド添加は、ドナー内で相関しているが、ドナー間で異なる可能性があることが観察されました。これは、末端のデオキシヌクレオチジルトランスフェーゼが異なる人々間で異なる効率で動作する可能性があることを示していますが、1人内の異なるクラスの免疫グロブリン鎖で同じ効率があります。カッパおよびラムダのライトチェーンCDR領域の物理化学的および構造的特性に大きな違いが観察されています。これは、体液性免疫応答における異なる役割を反映している可能性があります。

Antibody variable regions are composed of a heavy and a light chain, and in humans, there are two light chain isotypes: kappa and lambda. Despite their importance in receptor editing, the light chain is often overlooked in the antibody literature, with the focus being on the heavy chain complementarity-determining region (CDR)-H3 region. In this paper, we set out to investigate the physicochemical and structural differences between human kappa and lambda light chain CDR regions. We constructed a dataset containing over 29,000 light chain variable region sequences from IgM-transcribing, newly formed B cells isolated from human bone marrow and peripheral blood. We also used a published human naïve dataset to investigate the CDR-H3 properties of heavy chains paired with kappa and lambda light chains and probed the Protein Data Bank to investigate the structural differences between kappa and lambda antibody CDR regions. We found that kappa and lambda light chains have very different CDR physicochemical and structural properties, whereas the heavy chains with which they are paired do not differ significantly. We also observed that the mean CDR3 N nucleotide addition in the kappa, lambda, and heavy chain gene rearrangements are correlated within donors but can differ between donors. This indicates that terminal deoxynucleotidyl transferase may work with differing efficiencies between different people but the same efficiency in the different classes of immunoglobulin chain within one person. We have observed large differences in the physicochemical and structural properties of kappa and lambda light chain CDR regions. This may reflect different roles in the humoral immune response.