免疫過程が進行すると共に抗体が免疫原に対してより高い親和性を獲得するaffinity maturationと呼ばれる現象の分子機構を明らかにするために、抗原分子4-ヒドロキシ-3-ニトロフェニルアセチルカプロン酸（NP-Cap）と3種類の抗NP抗体N1G9，3B44，3B62のFab断片との抗原抗体反応を等温滴定型熱量計（ITC）により解析した。これらの抗原抗体反応はすべて，負のエンタルピー変化によって駆動されることが明らかとなった。このエンタルピー変化は25-45 ℃の温度範囲で温度に対して直線的に減少し，負の熱容量変化を与えた。一連の抗原抗体反応の結合定数が共存する塩化ナトリウムのイオン強度に対してどのように依存するかを解析したところ，抗NP抗体のaffinity maturationの過程において，静電的相互作用は結合親和性の増大に寄与しないことが明らかとなった。また，抗NP抗体のaffinity maturationの過程において一連の抗原抗体反応の結合定数の対数が増大するにつれて，一連の抗原抗体反応のエンタルピー変化や熱容量変化やユニタリーエントロピー変化の絶対値がほぼ直線的に増大することが明らかとなった。抗NP抗体のaffinity maturationの過程において，より高い結合親和性を獲得するために，抗原抗体複合体においてより良い結合表面相補性が達成されていくことが，この一連の直線関係より結論づけられた。
To understand the mechanism of affinity maturation, the antigen-antibody interactions between 4-hydroxy-3-nitrophenylacetyl caproic acid (NP-Cap) and the Fab fragments of three anti-4-hydroxy-3-nitrophenylacetyl (NP) antibodies, N1G9, 3B44, and 3B62, were examined by isothermal titration calorimetry. The analyses revealed that all of these interactions were mainly driven by negative changes in enthalpy. The enthalpy changes decreased linearly with temperature in the range of 25-45 ℃, producing negative changes in heat capacity. On the basis of the dependency of binding constants on the sodium chloride concentration, it was shown that, during the affinity maturation of the anti-NP antibody, the electrostatic effect did not significantly contribute to the increase in the binding affinity. It was also found that, as the logarithm of the binding constants increased during the affinity maturation of the anti-NP antibody, the magnitudes of the corresponding enthalpy, heat capacity, and unitary entropy changes increased almost linearly. On the basis of this correlation, it is concluded that, during the affinity maturation of the anti-NP antibody, a better surface complementarity is attained in the specific complex to obtain a higher binding affinity.
Publication Date: 2001-03-31