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Ab-Ag界面的定义将Ab-Ag结合界面定义为Ab和Ag的溶剂排除表面(SES)的部分，该部分在结合时被包埋。最常见的表面定义是溶剂可及表面(SAS)，许多情况下SAS区域和SES区域之间的数值差异有限(SES平均约为SAS的95%)。A(interface)=A(SESAb)+A(SESAg)-A(SESAb-Ag)，A(interface)是Ab和Ag各自包埋表面积的总和。Ab-Ag界面的一些代表性特征已达成共识，以下是总结的抗原-抗体结合界面特征，值得收藏。Paratope  featuresResults       大小15.6+-4.7残基       电荷         -0.4+-1.8.接近中性     链分布53% CDR H,29% CDR L, 14% FR H,4% FR L氨基酸组成高频:Tyr,Ser,Trp,Gly低频:Cys,Met,Gln,Lys,His其它特征CDR H3长度改变了其它CDR在短间隔范围内的结合Fw残基参与结合是常见的，不可忽视Epitopefeatures大小14.6+-4.9残基电荷0.3+-2.0.接近中性表面特征Surface75%由一个patch组成当有多个patch时，80%被最宽的patch覆盖暴露exposednessDeep:29+-13%,medium:38+-15%,superficial:34+-16%超过70%处于高或中等暴露状态，且CDR backbone可及分段Segmentation80%的表位有3到8个线性延伸，每段1到6个残基最长的一段含有5到7个残基二级结构富含coils，depleted的helices和strands氨基酸组成Rich：TyrDepleted:脂肪残基,Ser,CysAb-Ag interaction界面大小(1068+-314)埃方疏水超过80%的界面具有1或2个疏水簇最大的疏水簇包含65+-24碳原子(22+-7残基)位于3+-1个CDR中，并以paratope中H3为中心极性原子pKa在pH7时趋于最可能的稳定状态Ab侧链:氢键(48%)，盐桥(12%)，水介导(13%)Ag侧链:hydrophob. shield(32%)、氢键(42%)、盐桥(11%)极性键主要存在于CDR H3、L3和H2中Tyr的作用疏水簇:epitope Tyr占75%，paratope Tyr占80%氢键:epitope Tyr占35%，paratope Tyr占40%正离子和负离子的边际贡献(< Tyr的5%)>20%的Tyr执行不止一种类型的交互15%的Tyr在疏水簇中形成氢键Ser的作用位于疏水簇的边界>50%形成氢键注: Ab-Ag复合物结构是在2022年5月从SabDab中提取的，经过严格过滤后，提取了1425不同的Ab-Ag复合物用于该论文的表的结果的统计。抗体分析：ParatopeParatope分析(A) SARS-Cov-2刺突蛋白(PDB: 7NEH)的受体与Covox-269 Fab结合域相互作用，作为Ab-Ag复合物的代表性结构；(B)根据Ab链类型和CDR存在的paratope残基分布；(C) 在paratope中的CDRs的分布；(D) 给定H3残基的数量，paratope残基的分布，轻链元素(品红色)，重链(青色)。95%的paratope同时包含H链和L链，其中L链贡献较小。约67%的paratope的paratope属于H链(图B)。平均而言，paratope包含15.6+4.7个残基，其中10个属于H链，5个属于L链(补充图S3A)。在大多数paratope(85%)中，Framework(Fw)残基的共同参与。CDR残基仍然参与高达80%左右的paratope，并且很少观察到CDR参与率低于70%的paratope。平均有4或5个CDR与目标相互作用(图C)。观察到少于三个参与结合的CDR不太可能的，并且可能与较差的结合亲和力相关。最常参与的CDR是H3，约占所有paratope残基的三分之一。H3 loop平均包含13个残基，但观察到的长度范围很关，68%的H3具有8到17个残基。平均有4或5个CDR与目标相互作用(图C)。观察到少于三个参与结合的CDR不太可能的，并且可能与较差的结合亲和力相关。对于长度在1到10个残基之间的H3长度和其他CDR参与paratope之间确实存在负相关(图D)。当H3的大小超过10个残基时，不再影响与表位相互作用的其他CDR残基的数量。paratope(蓝色)、epitope(橙色)、抗原的整个SES(灰色)的氨基酸组成比较小残基甘氨酸(Gly)、苏氨酸(Thr)或天冬酰胺(Asn)在paratope中也很常见，谷氨酰胺(Glu)的出现率较低。其他氨基酸如半胱氨酸(Cys)、组氨酸(His)、甲硫氨酸(Met)和脯氨酸(Pro）则很少出现。抗原分析：epitope其他氨基酸如半胱氨酸(Cys)、组氨酸(His)、甲硫氨酸(Met)和脯氨酸(Pro）则很少出现。表位平均包含14.6+-4.9个残基，因此其大小与paratope相似。很少观察到少于6个残基或超过25个残基的表位。Epitope分析(A) SARS-Cov-2刺突蛋白(PDB: 7NEH)的受体与Covox-269 Fab结合域相互作用，作为Ab-Ag复合物的代表性结构，抗体重链/轻链(青色/洋红色)，表位(橙色); (B)长度，以残基数表示，在所有连续表位延伸段和最长的表位延伸段中的分布；(C) 在每个考虑的探针半径处完全暴露的表位处的残基数分布；(D)表位二级结构的分布。不同的二级结构元件为helix(H)、strand(E)和loops(C)。表位表面组成：只有约25.5%的表位表面由多个patch组成。约83%仅由两个patch组成。在大多数具有多个patch的表位中，最大的patch覆盖了表位总面积的约80%。所以，即使表位片段化，最大的成分仍然主要负责结合。线性表位：很少观察到仅包含一个线性氨基酸序列的表位，通常称为连续或线性表位。表位通常是构象的，即由序列不连续的Ag部分组成并且仅在折叠时才在空间上接近。80%的表位包含3到8个片段，他们的长度遵循幂律分布，在大约10个残基处接近0，表明超过70%的片段包含少于3个残基。表位暴露：平均而言，不到29%的表位位于抗原SES暴露较少的部分。约38%的表位位于中间暴露区域，而34%对应于最暴露patch中的残基，残基暴露程度的总结于上图C。这与表位大部份位于CDR可及的区域的事实是一致的。表位的二级结构：表位相对于震哥抗原含有较少的helix和strand，而它们在卷曲中富集。表位组成：Tyr和Trp残基在表位中出现的次数较多。带电残基在蛋白表面中也比在表位中稍微频繁一些。长链极性残基Asn和Gln在表位中的出现比在抗原表面中的稍微不明显，而ser残基则被Depleted。Ab-Ag相互作用分析Ab-Ag表面表征：通过计算包埋表面积来评估Ab-Ag界面的大小，结果为(1068+-314)埃方。疏水相互作用：通过识别发生在结合界面处的C原子族来评估疏水相互作用。疏水族的数量平均为2+-1，其中一到两个族几乎占样本的85%。每个Ab-Ag界面中最大的疏水族平均有65+-24个原子。Ab-Ag复合物中疏水相互作用分析(A) Ab-Ag界面中疏水簇的代表性结构；(B)参与最大疏水簇的C原子数；(C)每个CDR对最大疏水簇的参与；(D)最大疏水簇中的氨基酸贡献，通过计算该氨基酸类型对该簇贡献的C原子数来计算。簇的大小分布很宽，在75%的置信区间中，可以找到包含40到100个C原子的族(图B)。就残基而言，这些C原子属于21+-7个残基。此外，发现在73%的Ab-Ag复合物中，2-4个CDR参与最大的疏水族(平均值为3+-1)，42%的参与残基属于H3(图C)。最大疏水族中包含的其他CDR是L3和H2。对最大族中的CDR对出现的评估表面，H3-H2、H3-L3和H3-L1是最大簇中最常见的前三个CDR对。从结构角度来看，在最大疏水簇的表位残基中观察到对卷曲的明显偏好。表位最灵活的结构对疏水相互作用有重大贡献。通过计算该氨基酸类型对簇贡献的C原子数来评估氨基酸对最大疏水簇的贡献(图D)，Tyr明显过多，其次是芳香族残基Trp和Phe。以氨基酸频率来评估组成时，Ser、Gly和Thr较多。静电相互作用界面可滴定残基表征(A)平均pKa时Ab-Ag界面处课滴定残基相对于水中的值的变化。（B) pH 7.2时paratope和表位中静电荷的分布。(C)Ab-Ag界面电荷互补组成。paratope和epitope具有相同电荷、相反电荷以及其中一个结合残基是中性的时候的分布。His，Cys和Tyr的中性形式在界面处是优选的。天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸和精氨酸将是电荷源，可以通过氢键和其他极性相互作用来稳定，其中阴离子残基更倾向于充当氢受体，而阳离子残基则更倾向于充当氢供体。如图B所示，paratope和epitope都没有明显的偏好净电荷符合，大于5的绝对净电荷很少见，因为paratope和epitope均显示平均电荷分别为-0.4+-1.8和0.3+-2.0。在几乎三分之二的界面中，paratope和epitope带有相反电荷(图C)，带有接近中性电荷的界面是首选，而带有相反电荷的界面比带有相同电荷的界面更常见。(A)不同类型的极性相互作用的图表示。(B) Ab-Ag界面极性原子不同作用的分布。每个CDR中极性原子对极性键的参与。(C)每个CDR参与极性相互作用。(D)氢键、盐桥和水介导的相互作用对所有极性键的分布概率。Ab-Ag界面中的氢键数量平均为7+-3个，其中大部分形成于Ab和Ag的侧链之间。超过30%的paratope侧链以及超过80%的paratope主链极性原子不参与任何相互作用。在表位中观察到完全不同的行为，其中极性原子在屏蔽C原子方面发挥更大的作用，表位中超过40%的侧链极性原子发挥这些这一作用。大多数破坏疏水簇的极性原子都会破坏Ab-Ag相互作用。因为它们不会在界面处形成任何类型的极性键。考虑到氢键和盐桥，paratope中极性键分布的分析表明CDR H3包含最多数量的极性键。对于表位，极性键对表位中的柔性线性结构有明显的偏好，遵守疏水相互作用的相同行为，该结果表明Ab paratope优先结合表位结构较弱的区域。水介导的相互作用分析，极性原子对水介导键的平均参与范围为11-13%，极性键分布是53%氢键、37%水介导和10%盐桥(图D)。CDR共同参与结合分析了有多少CDR共同参与结合同一区域，以了解是否可以单独研究每个CDR。首先，评估了不能仅通过单个CDR的存在来识别的表位残基的数量(EpitopeExtraCDR)，定义为在不存在和存在CDR的情况下，Ag的溶剂暴露残基的差异。87%的残基属于表位中的单个CDR，只有13%的EpitopeExtraCDR，对应于那些考虑单个CDR时未被任何CDR直接掩埋的表位(图A)，在91%的表位中，可能会发现四个或更少的表位ExtraCDR残基。此外，在超过四分之一的表位中没有表位ExtraCDR残基，这意味着在这些复合物中，人们能够仅从与每个单个CDR相互作用的Ag残基的结合中识别表位。分析EpitopeExtraCDR的组成表明，其中61%对应于表位与Ab Framework的相互作用(图B)。尽管EpitopeExtraCDR是最大的贡献者，但是所分析的化合物中有一半是0。剩余49%被CDR形成的空腔形成的残基(19%, EpitopeInterCDR)、CDR和Ab FrameWork(12%,EpitopeInterCDR,FW)以及Ab链间(8%,EpitopeInterChain)捕获的残基所捕获。Ab链间的空腔项是EpitopeExtraCDR中代表性最少的项，并且83%的分析表位不包含EptipeInterChain。在约74%的表位中，观察到两个或更少的Epitope share 残基，总计少于1个残基(0.3+-0.2个残基)，被多个CDR排除，其中大部分在H3和L3之间共享。芳香残基和丝氨酸的作用为了更好地了解epitope和paratope中高含量的Tyr和少量其他芳香族残基以及paratope中Ser(被确定为Ab中的主要参与者)对Ab-Ag界面的影响。(A) PDB中Tyr协调相互作用的代表性结构: 3CVH。Tyr参与的主要的疏水簇(棕色球体)，同时与两个Ag残基形成氢键和pai阳离子。(B)酪氨酸paratope(蓝色)和表位(灰色)执行的每种相互作用类型的频率。(C)疏水簇内发生的paratope和epitope酪氨酸协调相互作用的频率。(D)paratope中Ser形成氢键、参与疏水簇、两者或两者都不参与的频率。通过分析不同类型的Tyr相互作用相对于界面Try含量发生的概率，最常见的相互作用显然是疏水相互作用，超过70%的表位酪氨酸参与疏水簇(图B)。对于paratope这个值更高，高达80%。40%的paratope和35%的epitope酪氨酸形成氢键。芳香族相互作用很少发生，pai-阳离子相互作用是酪氨酸paratope最常见的芳香族相互作用(约占其中的5%)。总之，界面上90%的Tyr正在执行至少一种所考虑的交互类型。超过75%的Tyr残基仅参与疏水簇，不参与任何其他类型的相互作用。当Tyr参与多重相互作用时，最常见的组合包括氢键形成，发生在疏水簇中14%的paratope和16%的epitope酪氨酸中。芳香族相互作用占参与疏水簇的paratope酪氨酸的7%(图C)。分析了Ser残基的作用。paratope中超过三分之一的Ser残基具有参与疏水簇的C原子，其中近20%形成氢键。paratope中只有14%的Ser残基在Ab-Ag相互作用中没有作用。Ser残基可能位于疏水簇的边界，与少量的C原子(主链原子或C侧链原子)一起贡献，并利用它们的羟基来描绘疏水簇的边界(图D)。参考文献Structural trends in antibody-antigen binding interfaces: a computational analysis of 1833 experimentally determined 3D structuresAntibody-Antigen Binding Interface Analysis in the Big Data Era还在学习过程中，难免会有错误，多多包涵。