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Tipo: Tese
Título: Desenho de biobetters baseados no anticorpo anti-Notch1 Brontictuzumabe usando abordagens de otimização in silico
Título em inglês: Biobetters design based on the anti-Notch1 antibody Brontictuzumab using in silico optimization approaches
Autor(es): Albuquerque, Aline de Oliveira
Orientador: Silva, João Hermínio Martins da
Palavras-chave em português: Notch;Brontictuzumabe;Biobetter
Palavras-chave em inglês: Notch;Brontictuzumab;Biobetter
CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS
Data do documento: 2025
Citação: ALBUQUERQUE, Aline de Oliveira. Desenho de biobetters baseados no anticorpo anti-Notch1 Brontictuzumabe usando abordagens de otimização in silico. 2025. 193 f. Tese (Doutorado em Biotecnologia de Recursos Naturais) – Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025.
Resumo: O câncer, uma das principais causas de mortalidade global, representa um conjunto de doenças de etiologia multifatorial que engloba alterações genéticas e epigenéticas, incluindo mutações em vias de sinalização celular como a de Notch, crucial para processos como diferenciação e apoptose. Mutações ativadoras ou a superexpressão do receptor Notch1 são encontradas em pacientes com leucemia linfocítica crônica, linfoma difuso de grandes células B e carcinoma adenoide cístico. Nesse contexto, o anticorpo monoclonal Brontictuzumabe (BRON), que bloqueia a ativação de Notch1 ao se ligar à Região Reguladora Negativa (NRR), surge como base promissora para o desenvolvimento de novos biobetters com potencial terapêutico. Este trabalho teve como objetivo desenvolver computacionalmente novos desenhos de anticorpos baseados no Brontictuzumabe, focando na otimização de afinidade e na proposição de fragmentos de cadeia única (scFvs), visando a ampliação do seu potencial terapêutico. Inicialmente, foi modelada a estrutura tridimensional de BRON, aplicada na predição de interações com NRR via docking molecular. O complexo foi simulado por dinâmica molecular, com predições de energia de interação e dissociação. As conformações predominantes identificadas foram usadas para otimizações por mutagênese de saturação, enxerto e otimização de CDRs, dobramento inverso e através de modelos de linguagem generalizados. Solubilidade e outros parâmetros relevantes ao desenvolvimento para anticorpos terapêuticos foram avaliados. scFvs baseados em BRON também foram modelados e tiveram suas interações analisadas. Dessa forma, o modo de ligação do complexo BRON-NRR foi identificado, sugerindo um novo mecanismo de inibição mediado pela CDR-H2 de BRON que reduz a acessibilidade ao sítio S2, essencial para a ativação de Notch1. Foram testados 10.072 mutantes, identificando hot-spots em resíduos como Thr28, Thr74, Gly101 e Gly104 na cadeia pesada e Gly52 na cadeia leve. AbSeldon R3 demonstrou estabilidade, solubilidade e ΔGbind comparável ao BRON nativo, aumentando a participação da cadeia leve na interface e sendo compatível com parâmetros biofísicos de outros anticorpos terapêuticos. Dentre os scFvs construídos, o com linker de 12 aminoácidos apresentou estabilidade e interações com S2. Desta forma, este trabalho resultou na proposta de biobetters promissores, abrindo caminho para novas terapias antineoplásicas anti-Notch1 baseadas no Brontictuzumabe.
Abstract: Cancer, one of the leading causes of global mortality, represents a set of diseases with multifactorial etiologies that encompass genetic and epigenetic alterations, including mutations in cell signaling pathways such as Notch, crucial for processes such as differentiation and apoptosis. Activating mutations or overexpression of the Notch1 receptor, for example, are found in patients with chronic lymphocytic leukemia, diffuse large B-cell lymphoma, and adenoid cystic carcinoma. In this context, the monoclonal antibody Brontictuzumab (BRON), which blocks Notch1 activation by binding to its Negative Regulatory Region (NRR), emerges as a promising basis for the development of new biobetters with therapeutic potential. This study aimed to computationally design new antibodies based on Brontictuzumab, focusing on affinity maturation and the proposal of single-chain fragment variables (scFvs), with the goal of enhancing its therapeutic potential. Initially, the three-dimensional structure of BRON was modeled and used to predict interactions with NRR through molecular docking. The complex was simulated via molecular dynamics, with interaction and dissociation energy predictions. The predominant conformations identified were used for optimizations through saturation mutagenesis, CDR grafting, inverse folding and generalized language models. Solubility and other development parameters for therapeutic antibodies were evaluated. BRON-based scFvs were also modeled and their interactions analyzed. Thus, the binding mode of the BRON-NRR complex was identified, suggesting a new inhibition mechanism mediated by BRON's CDR-H2, which reduces accessibility to the S2 cleavage site, essential for Notch1 activation. A total of 10,072 mutants were tested, identifying hot spots in residues such as Thr28, Thr74, Gly101, and Gly104 in the heavy chain and Gly52 in the light chain. The AbSeldon R3 design demonstrated stability, solubility and ΔGbind comparable to native BRON, increasing the participation of the light chain at the interface and being compatible with biophysical parameters of other therapeutic antibodies. Among the scFvs constructed, the one with a 12-amino acid linker showed stability and interactions with S2. Thus, this work resulted in the proposal of promising biobetters, paving the way for new anti-Notch1 antineoplastic therapies based on Brontictuzumab. Keywords: Notch; Brontictuzumab; biobetter.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/80786
ORCID do(s) Autor(es): https://orcid.org/0000-0003-2072-157X
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/6612124263035713
ORCID do Orientador: https://orcid.org/0000-0003-1534-9857
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/4614096538855002
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:PPGBRN - Teses defendidas na UFC

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