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Redistribution of flexibility in stabilizing antibody fragment mutants follows Le Chatelier's principle.

ABSTRACT: Le Châtelier's principle is the cornerstone of our understanding of chemical equilibria. When a system at equilibrium undergoes a change in concentration or thermodynamic state (i.e., temperature, pressure, etc.), La Châtelier's principle states that an equilibrium shift will occur to offset the perturbation and a new equilibrium is established. We demonstrate that the effects of stabilizing mutations on the rigidity ? flexibility equilibrium within the native state ensemble manifest themselves through enthalpy-entropy compensation as the protein structure adjusts to restore the global balance between the two. Specifically, we characterize the effects of mutation to single chain fragments of the anti-lymphotoxin-? receptor antibody using a computational Distance Constraint Model. Statistically significant changes in the distribution of both rigidity and flexibility within the molecular structure is typically observed, where the local perturbations often lead to distal shifts in flexibility and rigidity profiles. Nevertheless, the net gain or loss in flexibility of individual mutants can be skewed. Despite all mutants being exclusively stabilizing in this dataset, increased flexibility is slightly more common than increased rigidity. Mechanistically the redistribution of flexibility is largely controlled by changes in the H-bond network. For example, a stabilizing mutation can induce an increase in rigidity locally due to the formation of new H-bonds, and simultaneously break H-bonds elsewhere leading to increased flexibility distant from the mutation site via Le Châtelier. Increased flexibility within the VH ?4/?5 loop is a noteworthy illustration of this long-range effect.

SUBMITTER: Li T

PROVIDER: S-EPMC3966838 | biostudies-literature | 2014

REPOSITORIES: biostudies-literature

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Redistribution of flexibility in stabilizing antibody fragment mutants follows Le Châtelier's principle.

Li Tong T Tracka Malgorzata B MB Uddin Shahid S Casas-Finet Jose J Jacobs Donald J DJ Livesay Dennis R DR

PloS one 20140326 3

Le Châtelier's principle is the cornerstone of our understanding of chemical equilibria. When a system at equilibrium undergoes a change in concentration or thermodynamic state (i.e., temperature, pressure, etc.), La Châtelier's principle states that an equilibrium shift will occur to offset the perturbation and a new equilibrium is established. We demonstrate that the effects of stabilizing mutations on the rigidity ⇔ flexibility equilibrium within the native state ensemble manifest themselves ...[more]

PMID: 24671209

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Project description:Introduction Le traitement du syndrome d’hypersensibilité médicamenteuse ou drug reaction with eosinophilia and systemic symptoms (DRESS) est difficile. En cas d’atteinte viscérale, une corticothérapie systémique est le plus souvent proposée en première intention malgré l’absence d’essai clinique. En l’absence de réponse, le traitement de deuxième ligne n’est pas codifié. Récemment, le benralizumab un anticorps monoclonal ciblant le récepteur de l’interleukine 5 a été utilisé pour traiter deux patients avec une infection sévère à COVID-19 ayant un DRESS résistant à une corticothérapie à forte dose. Nous rapportons le cas d’un patient infecté par le COVID-19 atteint d’un DRESS avec engagement du pronostic vital traité par benralizumab. Matériel et méthodes Un patient de 43 ans, sans antécédent, hospitalisé pour un syndrome de détresse respiratoire aigu lié à une infection à COVID-19 a présenté un DRESS sévère associant une hyperéosinophilie (6660/mm3), de la fièvre, une polyadénopathie, un exanthème maculopapuleux avec œdème du visage, une insuffisance rénale aiguë, une hépatite et une pneumopathie à éosinophiles. Les médicaments les plus imputables étaient la ciprofloxacine et le céfépime. Le traitement initial de ce DRESS sévère a comporté une corticothérapie locale et systémique. Une aggravation hémodynamique a motivé un traitement par immunoglobulines intraveineuses. Devant une atteinte pluriviscérale associée à une majoration du taux d’éosinophiles (10 000/mm3) et des critères biologiques de syndrome d’activation macrophagique avec engagement du pronostic vital, une injection de benralizumab 30 mg en sous-cutanée a été réalisée après concertation multidisciplinaire. Résultats (si adapté) : l’évolution a été très rapidement favorable avec une chute du nombre d’éosinophiles sanguins en 48 heures et une amélioration globale des dysfonctions d’organes et des lésions cutanées. Une deuxième injection de benralizumab a été réalisée quatre semaines plus tard en raison de la réascension modérée des éosinophiles à la décroissance de la corticothérapie générale, sans récidive. Discussion La physiopathologie du DRESS est complexe, elle met en jeu des réponses lymphocytaires T spécifiques et souvent des réactivations virales. Aucune réplication des virus fréquemment rencontrés dans le DRESS (HSV1, HSV2, VZV, CMV, EBV et HHV6) n’a été trouvée chez notre patient. Mais, la mise en évidence d’une réplication du SARS-CoV 2 à distance de l’infection initiale (plus de 60 jours après la 1re PCR SARS-CoV2 positive) pourrait suggérer un rôle potentiel inducteur du SARS-CoV2 dans le DRESS. Le rôle précis des éosinophiles dans la physiopathologie du DRESS n’est pas élucidé, mais l’efficacité et la bonne tolérance du benralizumab chez notre patient plaide en faveur de l’intérêt d’une thérapie anti-IL5 récepteur chez les patients atteints de DRESS sévère corticorésistant ou avec besoin d’une alternative aux corticoïdes systémiques.

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