IgG1 mAbsの優先結合ドメインを、生物物理学とシミュレーションの複合アプローチを使用してマルチモーダル吸着剤に探索する

この作業では、異なるpHで2つのマルチモーダルカチオン交換樹脂にmAb結合パッチを同定するために、ジエチルピロカーボネート（DEPC）共有標識と質量分析を使用する最近開発された生物物理学的手法を採用しています。このアプローチでは、結合状態と非バウンド状態で得られた標識結果を比較して、立体的にシールドされ、したがってmAb結合ドメインに位置する残基を識別します。1つのmAb（mAb B）のpH 6での結果は、相補性決定領域（CDR）が両方の樹脂との相互作用を最小限に抑えているが、FCドメインは結合に積極的に関与していることを示しています。対照的に、別のMAB（MAB C）を使用したDEPC/MSデータは、CDRドメインとFCドメインの両方が結合に積極的に関与していることを示しました。これらの結果は、これら2つのMABとその断片を使用してクロマトグラフィー保持データを裏付け、無傷のMAB Cとそのファブフラグメントの両方の保持を大幅に強化することを説明するのに役立ちました。対照的に、pH 7のmAb Cでの標識結果は、CDRのみが樹脂結合に重要な役割を果たし、再びクロマトグラフィーデータを裏付けていることを示しました。DEPC/MS実験から特定された結合ドメインは、静電潜在マップと協調して、最近開発されたスパースサンプリング分子動力学（MD）アプローチを使用して得られたタンパク質表面疎水性マップを使用して調べました。これらの結果は、DEPC共有標識/質量分析技術が、さまざまなpH条件でマルチモーダル樹脂と相互作用する際にモノクローナル抗体などのマルチドメインタンパク質のドメイン寄与に関する重要な情報を提供できることを示しています。

In this work, we employ a recently developed biophysical technique that uses diethylpyrocarbonate (DEPC) covalent labeling and mass spectrometry for the identification of mAb binding patches to two multimodal cation exchange resins at different pH. This approach compares the labeling results obtained in the bound and unbound states to identify residues that are sterically shielded and thus located in the mAb binding domains. The results at pH 6 for one mAb (mAb B) indicated that while the complementarity determining region (CDR) had minimal interactions with both resins, the FC domain was actively involved in binding. In contrast, DEPC/MS data with another mAb (mAb C) indicated that both the CDR and FC domains were actively involved in binding. These results corroborated chromatographic retention data with these two mAbs and their fragments and helped to explain the significantly stronger retention of both the intact mAb C and its Fab fragment. In contrast, labeling results with mAb C at pH 7, indicated that only the CDR played a significant role in resin binding, again corroborating chromatographic data. The binding domains identified from the DEPC/MS experiments were also examined using protein surface hydrophobicity maps obtained using a recently developed sparse sampling molecular dynamics (MD) approach in concert with electrostatic potential maps. These results demonstrate that the DEPC covalent labeling/mass spectrometry technique can provide important information about the domain contributions of multidomain proteins such as monoclonal antibodies when interacting with multimodal resins over a range of pH conditions.