Published August 9, 2023 | Version v1
Publication Open

Molecular reshaping of phage-displayed Interleukin-2 at beta chain receptor interface to obtain potent super-agonists with improved developability profiles

Creators

  • 1. Center of Molecular Immunology (Cuba)
  • 2. Technische Universität Braunschweig
  • 3. Centro de Ingeniería Genética y Biotecnología
  • 4. University of Lisbon

Description

Interleukin-2 (IL-2) engineered versions, with biased immunological functions, have emerged from yeast display and rational design. Here we reshaped the human IL-2 interface with the IL-2 receptor beta chain through the screening of phage-displayed libraries. Multiple beta super-binders were obtained, having increased receptor binding ability and improved developability profiles. Selected variants exhibit an accumulation of negatively charged residues at the interface, which provides a better electrostatic complementarity to the beta chain, and faster association kinetics. These findings point to mechanistic differences with the already reported superkines, characterized by a conformational switch due to the rearrangement of the hydrophobic core. The molecular bases of the favourable developability profile were tracked to a single residue: L92. Recombinant Fc-fusion proteins including our variants are superior to those based on H9 superkine in terms of expression levels in mammalian cells, aggregation resistance, stability, in vivo enhancement of immune effector responses, and anti-tumour effect.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

ظهرت إصدارات هندسة إنترلوكين -2 (IL -2)، مع وظائف مناعية متحيزة، من عرض الخميرة والتصميم العقلاني. هنا قمنا بإعادة تشكيل واجهة IL -2 البشرية مع سلسلة مستقبلات IL -2 بيتا من خلال فحص المكتبات التي تعرض الملتهمات. تم الحصول على العديد من روابط بيتا الفائقة، مما أدى إلى زيادة قدرة ربط المستقبلات وتحسين ملامح قابلية التطوير. تُظهر المتغيرات المختارة تراكمًا للمخلفات السالبة الشحنة في الواجهة، مما يوفر تكاملًا إلكتروستاتيكيًا أفضل لسلسلة بيتا، وحركية ارتباط أسرع. تشير هذه النتائج إلى اختلافات ميكانيكية مع المحركات الفائقة المبلغ عنها بالفعل، والتي تتميز بمفتاح تشكيلي بسبب إعادة ترتيب النواة الكارهة للماء. تم تتبع القواعد الجزيئية لملف قابلية التطور المواتي إلى بقايا واحدة: L92. تتفوق بروتينات Fc - fusion المؤتلفة بما في ذلك متغيراتنا على تلك التي تعتمد على H9 superkine من حيث مستويات التعبير في خلايا الثدييات، ومقاومة التكتل، والاستقرار، وتعزيز استجابات المستجيب المناعي في الجسم الحي، والتأثير المضاد للورم.

Translated Description (French)

Des versions modifiées de l'interleukine-2 (IL-2), avec des fonctions immunologiques biaisées, ont émergé de l'exposition à la levure et de la conception rationnelle. Ici, nous avons remodelé l'interface de l'IL-2 humaine avec la chaîne bêta du récepteur de l'IL-2 par le criblage de bibliothèques de phages. Plusieurs super-liants bêta ont été obtenus, ayant une capacité de liaison accrue aux récepteurs et des profils de développabilité améliorés. Les variants sélectionnés présentent une accumulation de résidus chargés négativement à l'interface, ce qui fournit une meilleure complémentarité électrostatique à la chaîne bêta et une cinétique d'association plus rapide. Ces résultats indiquent des différences mécanistiques avec les superkines déjà rapportées, caractérisées par un changement de conformation dû au réarrangement du noyau hydrophobe. Les bases moléculaires du profil de développabilité favorable ont été suivies jusqu'à un seul résidu : L92. Les protéines Fc-fusion recombinantes, y compris nos variants, sont supérieures à celles basées sur la superkine H9 en termes de niveaux d'expression dans les cellules de mammifères, de résistance à l'agrégation, de stabilité, d'amélioration in vivo des réponses immunitaires effectrices et d'effet anti-tumoral.

Translated Description (Spanish)

Las versiones modificadas de interleucina-2 (IL-2), con funciones inmunológicas sesgadas, han surgido de la presentación de levaduras y el diseño racional. Aquí reformamos la interfaz de IL-2 humana con la cadena beta del receptor de IL-2 mediante el cribado de bibliotecas presentadas en fagos. Se obtuvieron múltiples superaglutinantes beta, que tienen una mayor capacidad de unión al receptor y perfiles de capacidad de desarrollo mejorados. Las variantes seleccionadas exhiben una acumulación de residuos cargados negativamente en la interfaz, lo que proporciona una mejor complementariedad electrostática a la cadena beta y una cinética de asociación más rápida. Estos hallazgos apuntan a diferencias mecanicistas con los superquines ya informados, caracterizados por un cambio conformacional debido a la reorganización del núcleo hidrófobo. Las bases moleculares del perfil de desarrollabilidad favorable se rastrearon hasta un solo residuo: L92. Las proteínas de fusión Fc recombinantes que incluyen nuestras variantes son superiores a las basadas en la supercina H9 en términos de niveles de expresión en células de mamífero, resistencia a la agregación, estabilidad, mejora in vivo de las respuestas efectoras inmunitarias y efecto antitumoral.

Files

s42003-023-05188-0.pdf.pdf

Files (3.6 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:4dcfc3e6da7bccacbccc49a79c0bc839
3.6 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
إعادة التشكيل الجزيئي لـ Interleukin -2 المعروض في الملتهمة في واجهة مستقبلات سلسلة بيتا للحصول على ناهضات فائقة قوية مع ملفات تعريف قابلة للتطوير محسنة
Translated title (French)
Remodelage moléculaire de l'interleukine-2 à l'interface du récepteur de la chaîne bêta pour obtenir des super-agonistes puissants avec des profils de développabilité améliorés
Translated title (Spanish)
Remodelación molecular de la interleucina-2 presentada en fagos en la interfaz del receptor de la cadena beta para obtener superagonistas potentes con perfiles de capacidad de desarrollo mejorados

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4385697750
DOI
10.1038/s42003-023-05188-0

Is supplement to
https://openalex.org/W4380992933 (Other)
https://openalex.org/W4320492283 (Other)
https://openalex.org/W4309090929 (Other)
https://openalex.org/W4214695225 (Other)
https://openalex.org/W3197607994 (Other)
https://openalex.org/W3020059968 (Other)
https://openalex.org/W2783284266 (Other)
https://openalex.org/W2588409216 (Other)
https://openalex.org/W2171209136 (Other)
https://openalex.org/W1530034981 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Cuba

References

  • https://openalex.org/W1506157243
  • https://openalex.org/W1549258100
  • https://openalex.org/W1566445646
  • https://openalex.org/W1974313653
  • https://openalex.org/W1982415915
  • https://openalex.org/W1987155779
  • https://openalex.org/W1988323854
  • https://openalex.org/W1992350807
  • https://openalex.org/W1996642272
  • https://openalex.org/W2026120904
  • https://openalex.org/W2031613369
  • https://openalex.org/W2036931150
  • https://openalex.org/W2046737249
  • https://openalex.org/W2049345643
  • https://openalex.org/W2053330214
  • https://openalex.org/W2055522356
  • https://openalex.org/W2062738834
  • https://openalex.org/W2066860834
  • https://openalex.org/W2101859870
  • https://openalex.org/W2106481926
  • https://openalex.org/W2115167726
  • https://openalex.org/W2139276825
  • https://openalex.org/W2141722274
  • https://openalex.org/W2151756487
  • https://openalex.org/W2158885329
  • https://openalex.org/W2162819607
  • https://openalex.org/W2170289285
  • https://openalex.org/W2222964685
  • https://openalex.org/W2471473473
  • https://openalex.org/W2613226060
  • https://openalex.org/W2749679400
  • https://openalex.org/W2767274103
  • https://openalex.org/W2802007263
  • https://openalex.org/W2908391177
  • https://openalex.org/W2914639442
  • https://openalex.org/W3113004636
  • https://openalex.org/W3201651407
  • https://openalex.org/W4205941875
  • https://openalex.org/W4221084554
  • https://openalex.org/W4244736178
  • https://openalex.org/W4280625444