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Tipo: TCC
Título: Modelagem e simulação de dinâmica molecular da interação do scFv do anticorpo FMC63 com o receptor de membrana CD19 .
Título em inglês: Modeling and molecular dynamics simulation of FMC63 antibody scFv interaction with CD19 membrane receptor
Autor(es): Lima, Ana Julia Ferreira
Orientador: Silva, André Luis Coelho
Coorientador: Lourenzoni, Marcos Roberto
Palavras-chave: scFv;FMC63;CD19;CAR;Dinâmica Molecular
Data do documento: 2019
Citação: LIMA, Ana Júlia Ferreira. Modelagem e simulação de dinâmica molecular da interação do scFv do anticorpo FMC63 com o receptor de membrana CD19. 2019. 60 f. TCC (Graduação em Biotecnologia) – Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019.
Resumo: Uma nova classe de imunoterápicos para o tratamento de câncer (células CAR-T) se baseia na utilização de células T derivadas do paciente que são engenheiradas para expressar um receptor de antígeno quimérico (CAR). O CAR é responsável por redirecionar a ação das células T contra células malignas que expressem um antígeno específico que será reconhecido. O receptor de membrana CD19 é um dos principais alvos dos imuterápicos por ser uma molécula amplamente expressa em malignidades de células B. A estrutura do CAR responsável por reconhecer um antígeno, normalmente é composta por um fragmento variável de cadeia única (scFv). Para possibilitar a proposição de melhorias na ação de células T que expressam o CAR, é necessário compreender inicialmente como se dá a interação entre o scFv e o antígeno alvo, tendo em vista que se trata do mecanismo central que ativa a resposta citotóxica. O scFv deste estudo é composto pelos domínios variáveis da cadeia leve (VL) e pesada (VH) derivados de um anticorpo murino, o FMC63, os quais são conectados por um linker (G4S)3. A molécula de CD19 do estudo possui a estrutura depositada no PDB, código 6AL5. A estrutura do scFv e os loops faltantes na molécula 3D do CD19 foram modeladas através do programa Modeller 9.20 para que posteriormente as estruturas fossem submetidas à simulação de Dinâmica Molecular (DM), ambas durante 300 ns. Posteriormente, o sistema de interação entre scFv e CD19 foi construído, por meio de um docking através do programa Haddock 2.2. O sistema scFv-CD19 foi então submetido à simulação de DM durante 1800 ns. O desvio médio da raiz quadrada (RMSD) das estruturas que compõem o sistema e o Potencial de Interação Intermolecular (PII) da interação scFv-CD19 foram avaliados durante a simulação. Observou-se uma mudança na conformação do VL entre 550 ns e 1150 ns. A estrutura do CD19 apresentou a mesma média e desvio de RMSD quando simulado sozinho e quando simulado juntamente com o scFv, indicando que a presença do scFv não afeta de forma considerável o seu equilíbrio estrutural. A análise do PII evidenciou uma interação fortemente atrativa entre as estruturas, até aproximadamente 1100 ns, onde foi possível observar que as CDRs que interagem de forma mais atrativa são as CDRs H2 e H3. Por meio dessa pesquisa foi possível observar que o scFv derivado do anticorpo FMC63 perde a interação com o epítopo de reconhecimento do CD19 e que esse comportamento pode ser uma vantagem para a sua utilização na estrutura dos CARs que são utilizados comercialmente, uma vez que estes interagem com o CD19 presente na membrana das células cancerígenas, mas apenas temporariamente.
Abstract: A new class of cancer treatment immunotherapy (CAR-T cells) is based on the use of patient-derived T cells that are genetically modified to express a chimeric antigen receptor (CAR). This CAR is responsible for redirect the T cells action against malignant cells that express a specific antigen. The CD19 receptor is a target for immunotherapies because it is a molecule widely expressed in B-cell malignancies. The CAR structure responsible for recognizing an antigen is usually composed of a single-chain variable fragment (scFv). To enable the improvement proposition in the action of CAR-expressing T cells, it is first necessary to understand how the interaction between scFv and the target antigen occurs, considering that it is the central mechanism that activates the cytotoxic response. The scFv of this study is composed of light (VL) and heavy (VH) chain variable domains derived from a murine antibody, FMC63, which are connected by a linker (G4S)3. The crystal structure of the CD19 extracellular domain used in this study has the structure deposited in the PDB, code 6AL5. The Modeller 9.20 program was used to model the scFv structure and the missing loops in the CD19 molecule. Both structures were submitted to molecular dynamics (MD) simulation for 300 ns. Subsequently, the interaction system between scFv and CD19 was constructed by molecular docking through Haddock 2.2 program. The scFv-CD19 system was obtained and simulated for 1800 ns. The molecules structural stability was determined by the root-mean-square deviation (RMSD). The Intermolecular Interaction Potential (IIP) between scFv and CD19 was measured along the simulation. There was a relative VL conformation change observed between 550 ns and 1150 ns. The CD19 structure showed the same RMSD when simulated alone and when simulated together with scFv, indicating that the presence of scFv does not significantly affect its structural equilibrium. The IIP analysis showed a strong attractive interaction between the structures until approximately 1100 ns, where it was possible to observe that the most attractive interaction CDRs are H2 and H3 CDRs. Thus, it was possible to observe that scFv derived from antibody FMC63 lose the interaction with CD19 recognition epitope and that this behavior can be an advantage for its use in the structure of commercially used CARs since they interact with CD19 in the membrane of cancer cells, but only temporarily.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/48593
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