抗体全体のかたちと機能の鍵となるヒンジ領域~免疫反応をピンポイントで制御する抗体医薬の設計に期待~

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2026-01-30 東京科学大学

東京科学大学(Science Tokyo)や九州大学、大阪大学などの研究グループは、免疫を担うIgG1抗体において、ヒンジ領域が抗体全体の構造と機能を決定する重要な役割を果たすことを明らかにした。ヒンジ領域に存在するプロリン230を1残基欠失させると、抗体が通常のY字型を維持できず、「半分の抗体(Half-IgG1)」に分かれる現象が起きることを発見した。核磁気共鳴法や電子顕微鏡などによる原子レベルの解析から、ヒンジ構造の変化がFab領域とFc領域の配置を変え、立体障害を通じて機能に影響することが示された。さらにHalf-IgG1は高親和性受容体FcγRIのみに結合する特性を示し、免疫応答を選択的に制御できる可能性が示唆された。本成果は、抗体構造の理解を刷新するとともに、副作用を抑えた次世代抗体医薬の設計指針を提供する。

抗体全体のかたちと機能の鍵となるヒンジ領域~免疫反応をピンポイントで制御する抗体医薬の設計に期待~
図1.半分子抗体が形成される分子メカニズム。通常の抗体IgG1のヒンジ領域を改変し(左)、半分子抗体Half-IgG1を作成した。このHalf-IgG1ではFab領域とFc領域が結合部で回転し、配置が変化している(中央)ため、立体障害が生じる(右)。

<関連情報>

ヒンジ領域におけるPro230のIgG1の構造と機能における重要な役割 Key Role of Pro230 in the Hinge Region on the Architecture and Function of IgG1

Yuuki Koseki,Yuki Yamaguchi,Michihiko Aoyama,Kentaro Hiraka,Minoru Tada,Atsuji Kodama,Akinobu Senoo,Akiko Ishii-Watabe,Takayuki Uchihashi,Kazuyoshi Murata,Susumu Uchiyama,Koichi Kato,Saeko Yanaka,and Jose M.M. Caaveiro
Journal of medical Chemistry  Published: January 29, 2026
DOI:https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.5c02419

Abstract

Immunoglobulin G (IgG) is a multifunctional glycoprotein essential for immune defense and widely used as a therapeutic due to its antigen specificity and effector functions. However, the inherent flexibility of its hinge region complicates structural characterization and obscures the molecular basis of its mechanism of action. To clarify the hinge’s role, we performed systematic amino acid substitutions. Notably, deletion of Pro230 led to the formation of a half-IgG1 species lacking inter-heavy chain interactions. Structural analysis using nuclear magnetic resonance (NMR), negative-stain EM, and disulfide bond quantification by LC-MS/MS peptide mapping revealed the mechanism underlying half-IgG1 generation. To enable this, we developed a new stable-isotope labeling method for NMR. Functional assays with FcγR-expressing reporter cells demonstrated that half-IgG1 retained selective FcγRI-mediated activity. These findings provide new insights into higher-order IgG structure and Fcγ receptor-dependent immune activation, offering a basis for designing next-generation antibody therapeutics.

生物化学工学
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