طراحي جهش نقطه اي به منظور افزايش تمايل آنتي بادي درماني هرسپتين به HER2 با استفاده از روش هاي مدل سازي ديناميك مولكولي

Affinity Maturation of Herceptin via Rational Design of a Point Mutation:A Molecular Dynamic Simulation Study

بيان غيرمعمول و عملكرد نامتعارف گيرنده فاكتورهاي رشد اپيدرمي (EGFRs) مي‏تواند عامل ايجاد كننده بدخيمي در بافت‏هاي مختلف باشد. از ميان تمامي اعضاي خانواده EGFRs، HER2 گيرنده اي مي باشد كه در عدم حضور ليگاند نيز مي‏تواند ديمر شده و فعال گردد. HER2 داراي نقش مهمي در ايجاد سرطان پستان است. داروي هرسپتين يك آنتي بادي مونوكلونال مي باشد كه دمين خارجي HER2 را هدف قرار داده و مانع از ايجاد ديمرهاي فعال و القاي آبشار پيام رساني درون سلولي مي گردد. در اين پژوهش جهش هاي نقطه اي به منظور افزايش تمايل هرسپتين به HER2 با استفاده از روش هاي مدل سازي منطقي طراحي شده و در نهايت ميزان كارايي موثرترين جهش نقطه اي با استفاده از روش مدل سازي ديناميك مولكولي مورد بررسي قرار گرفت. براساس نتايج به دست آمده هرسپتين داراي جهش Tyr92Asp در زنجيره سبك، كمپلكس پايدارتري را نسبت به شكل وحشي با HER2 ايجاد كرده و Asp92 مي‏تواند يك پل نمكي پايدار با Lys596 از HER2 ايجاد كند كه باعث كاهش انرژي الكتروستاتيك بين آنتي بادي هرسپتين با HER2 گردد. با توجه به مطالعات انجام شده به نظر مي رسد كه هرسپتين به عنوان يك آنتي‏بادي مونوكلونال داراي پتانسيل لازم به منظور افزايش تمايل به HER2 مي‏باشد.

Overexpression and malfunction of human epidermal receptors (HERs) is associated with occurrence of malignancy in various tissues. Among EGFRs, HER2 as an orphan receptor could dimerize and activate without presence of any kind of ligands. Overexpression of HER2 has significant role in incidence of breast cancer. Herceptin, an approved therapeutic monoclonal antibody, targets extracellular domain of HER2 which result to inhibition of dimerization and consequently blocking induction of intracellular signaling cascades. Efficiency of point mutation, which is offered based on rational design approach for affinity maturation of Herceptin, was investigated by 10 ns of molecular dynamic simulation. According to our results, Herceptin with mutated light chain make a more stable complex with HER2 compared to wild type. Asp92 in mutated VL of Herceptin constructs a stable salt bridge with Lys569 on HER2 which decreases the electrostatic energy between VL of Herceptin and HER2 thereby affects RMSD values of IV-HER2 during 10 ns of MD simulation. Herceptin (VL; Tyr92Asp)-HER2 complex showed lower level of total energy during allover of MD simulation in comparison with Herceptin-HER2 complex. Our molecular modeling investigation demonstrated that affinity maturation of Herceptin through rational design could be improved via mutation of Tyr92 to Asp in VL chain of antibody. Affinity improvement of Herceptin for HER2 could lead to increase efficiency and reduction in dose or frequency of administrations.