抗クロロピリホス組換え抗体の結合プロファイルへの洞察：計算シミュレーションからイムノアッセイ検証まで

Hapten特異的組換え抗体（RAB）をコードするアクティブ変数領域（VRS）のプロファイリングと発見のために、新しい仮想スクリーニング戦略が提案されました。危険な有機リン農薬であるクロルピリホスが標的として選択されました。第一に、抗クロロピリホスハイブリドーマのVRモデル14G4は、相同性モデリングを介して構築されました。7つの有機リン類似体への結合パターンは、分子ドッキングを実行することにより、仮想スクリーニングを通じて評価されました。エネルギースコアリング、視覚検査、および分子相互作用分析に基づいて、クロルピリホスメチルもモデル14G4の高親和性標的として推測され、その後、非競争的な表面プラズモン共鳴（SPR）アッセイを介して確認されました。その後、匿名テスト用のVRモデルのコレクションを作成することにより、Hapten固有のVRSを発見しようとしました。ChlorpyrifosとModel-14G4は、それぞれ既知のヒットおよびアクティブなVRSとして採用されました。分子ドッキング後、その満足のいくエネルギースコアリングと参照モデル14G4と同様の結合パターンにより、新しい抗クロロピリホスVR（モデル1）が特定されました。HEK293（f）哺乳類細胞によって発現した新しく準備された全長RABモデル-1およびRAB-14G4は、間接的な競合酵素結合免疫吸着剤アッセイ（IC-ELISA）によってクロルピリホスを検出するための高感度を示しました。/mlと42.82 ng/ml、それぞれ。彼らは、2.5-17.3％の交差反応性（CR）でクロルピリホスメチルを認識しました。さらに、クロルピリホスとクロルピリホスメチルを認識するためのRab-Model-1の結合特性は、非競争的なマイクロスケール熱恐怖症（MST）法を介して確認されました。したがって、実験結果は、抗体プロファイリングの計算出力と良好な一致を示しました。さらに、クロルピリホスおよびクロルピリホスメチルに対するRab-Model-1の認識多様性は、分子動力学シミュレーションを介して研究されました。全体として、提案された研究は、抗体特性評価のための多用途で経済的な戦略を提供し、農薬モニタリングのためのRABのin vitro産生を促進します。

A novel virtual screening strategy was proposed for the profiling and discovery of active variable regions (VRs) that encode hapten-specific recombinant antibodies (rAbs). Chlorpyrifos, a hazardous organophosphorus pesticide, was selected as the target. First, a VR model-14G4 from anti-chlorpyrifos hybridoma was built via homology modeling. Its binding pattern toward seven organophosphorus analogues was assessed through virtual screening by performing molecular docking. Based on energy scoring, visual examination, and molecular interaction analysis, chlorpyrifos-methyl was also inferred as the high-affinity target for model-14G4 and was then confirmed via a non-competitive surface plasmon resonance (SPR) assay. Subsequently, we attempted to discover hapten-specific VRs by creating a collection of VR models for anonymous testing. Chlorpyrifos and model-14G4 were employed as the known hit and active VRs, respectively. After molecular docking, a novel anti-chlorpyrifos VR (model-1) was identified due to its satisfactory energy scoring and a similar binding pattern to the reference model-14G4. Expressed by HEK293(F) mammalian cells, the newly prepared full-length rAb-model-1 and rAb-14G4 exhibited high sensitivities for detecting chlorpyrifos by the indirect competitive enzyme-linked immunosorbent assay (ic-ELISA), with IC50 of 3.01 ng/mL and 42.82 ng/mL, respectively. They recognized chlorpyrifos-methyl with a cross-reactivity (CR) of 2.5-17.3%. Moreover, the binding properties of rAb-model-1 for recognizing chlorpyrifos and chlorpyrifos-methyl were confirmed via a non-competitive microscale thermophoresis (MST) method. Thus, the experimental results showed good agreement with computational outputs on antibody profiling. Furthermore, the recognition diversity of rAb-model-1 for chlorpyrifos and chlorpyrifos-methyl was studied via molecular dynamics simulation. Overall, the proposed study provides a versatile and economical strategy for antibody characterization and promotes the in vitro production of rAbs for pesticide monitoring.