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Jun 14, 2024

Mécanisme d'anticorps

Nature Communications volume 14, Numéro d'article : 1705 (2023) Citer cet article 5791 Accès à 20 détails d'Altmetric Metrics Les agents pathogènes bactériens ont développé des mécanismes complexes pour échapper aux humains.

Nature Communications volume 14, Numéro d'article : 1705 (2023) Citer cet article

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Les agents pathogènes bactériens ont développé des mécanismes complexes pour échapper au système immunitaire humain, notamment la production d’enzymes immunomodulatrices. Les sérotypes de Streptococcus pyogenes sécrètent deux endo-β-N-acétylglucosaminidases multimodulaires, EndoS et EndoS2, qui déglycosylent spécifiquement le N-glycane conservé au niveau de l'Asn297 sur l'IgG Fc, désactivant les fonctions effectrices médiées par les anticorps. Parmi des milliers d'enzymes actives sur les glucides connues, EndoS et EndoS2 ne représentent qu'une poignée d'enzymes spécifiques à la partie protéique du substrat glycoprotéique, et pas seulement au composant glycane. Nous présentons ici la structure cryoEM d’EndoS en complexe avec le fragment IgG1 Fc. En combinaison avec la diffusion des rayons X aux petits angles, la mutagenèse par balayage de l'alanine, les mesures de l'activité hydrolytique, la cinétique enzymatique, la résonance magnétique nucléaire et les analyses de dynamique moléculaire, nous établissons les mécanismes de reconnaissance et de déglycosylation spécifique des anticorps IgG par EndoS et EndoS2. Nos résultats fournissent une base rationnelle à partir de laquelle concevoir de nouvelles enzymes avec une sélectivité en anticorps et en glycanes pour des applications cliniques et biotechnologiques.

Streptococcus pyogenes (Streptococcus du groupe A ; SGA) est une bactérie pathogène à Gram positif qui provoque des affections potentiellement mortelles et des maladies immunitaires post-infectieuses, en plus de légères infections de la peau et des voies respiratoires supérieures1. Afin d’échapper au système immunitaire et de faciliter la colonisation de l’hôte, le SGA utilise une grande variété de mécanismes, notamment la sécrétion d’enzymes qui inactivent sélectivement des molécules clés du système immunitaire, telles que les anticorps immunoglobulines G (IgG) (Fig. 1a)2. EndoS3 et EndoS24 sont des endo-β-N-acétylglucosaminidases (ENGases) produites par différents sérotypes de GAS qui hydrolysent le N-glycane lié à l'Asn297 sur la région cristallisable (Fc) des fragments des anticorps IgG. EndoS est sécrété par plusieurs sérotypes GAS, dont M1, tandis qu'EndoS2 est exclusivement sécrété par le sérotype M49 GAS4. Ces ENGases sont les membres les plus importants d'une classe rare d'enzymes actives sur les glucides qui sont spécifiques au composant protéique du substrat glycoprotéique et pas seulement au composant glycane ; aucun mécanisme de spécificité protéique par cette classe d'enzymes n'a encore été décrit. Le N-glycane lié à l'Asn297 est nécessaire à la liaison des IgG aux récepteurs Fc γ (FcγR) et au complément C1q, qui déclenchent les fonctions effectrices médiées par les anticorps5,6,7,8. L’activité de ces enzymes abolit ainsi les fonctions effectrices médiées par la région Fc des anticorps IgG, augmentant ainsi la survie et la virulence des bactéries9. En conséquence, il a été démontré que les ENGases spécifiques des IgG améliorent les maladies auto-immunes dans divers modèles animaux10,11,12,13. De plus, EndoS et EndoS2 sont des outils puissants pour la synthèse chimioenzymatique d’anticorps avec des glycoformes homogènes14,15,16,17 et des conjugués médicamenteux18,19. Les N-glycanes de la région Fc des anticorps IgG dans le sérum sont composés de >33 glycoformes distinctes20 et leurs structures chimiques uniques modulent les fonctions effectrices en modifiant la liaison du Fc aux FcγR, ainsi que la stabilité et la demi-vie de l'anticorps21. Les produits thérapeutiques à base d'anticorps, l'une des classes de médicaments les plus importantes et en expansion, utilisées pour le traitement de divers troubles humains, notamment le cancer, l'auto-immunité et les maladies infectieuses22, sont produits avec des glycoformes hétérogènes qui ont un impact sur leur sécurité et leur efficacité21. EndoS et EndoS2 sont particulièrement utiles pour le remodelage des glycanes Fc en raison de la stricte spécificité des deux enzymes pour les anticorps IgG intacts et de la découverte de leurs mutants glycosynthase respectifs capables de transférer un N-glycane homogène aux anticorps IgG en utilisant une approche chimioenzymatique23,24 ( Fig.1b). La génération d'anticorps avec des glycoformes définies est essentielle non seulement pour comprendre le rôle de chaque glycoforme sur la fonction des anticorps, mais également pour la production d'anticorps dotés de propriétés thérapeutiques, diagnostiques et pharmacocinétiques définies25.