an#body((igg):( - rcsb · 2018-05-02 ·...

28
An#body (IgG): Analyze the 3D structure of immunoglobulin IgG by assembling this paper model Developed as part of the RCSB Collabora@ve Curriculum Development Program 2014. Paper model Based on Xray structure (PDB ID: 1igt) Contents of ac#vity packet: Paper model template: pages 214 Assembling instruc@ons: pages 15 28

Upload: others

Post on 28-Mar-2020

2 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

An#body  (IgG):    Analyze  the  3D  structure  of  immunoglobulin  IgG  by  assembling  this  paper  model      

Developed  as  part  of  the  RCSB  Collabora@ve  Curriculum  Development  Program  2014.    

Paper  model   Based  on  X-­‐ray  structure  (PDB  ID:  1igt)  

Contents  of  ac#vity  packet:    Paper  model  template:  pages  2-­‐14  Assembling  instruc@ons:  pages  15  -­‐28  

Light  Chain  A  |  Domain  1  

Developed  as  part  of  the  RCSB  Collabora@ve  Curriculum  Development  Program  2014.    

2  

la  

lb  

lc  

ld  

le  

lh  

lg  

lf  

lg  lf  

lb  la  

lc  

ld  le  

1A  

1D  

1H  

1I  

1B  

1F  

1E  

1C  

NH3 +  

AL1  

Chain  A  

AL2  

1G  

lh  li  

lj  

li  

lk  

lj  

lk  

ll  

ll  

lm  

ln  

lm  

ln  

2E  

Light  Chain  A  |  Domain  2  

Developed  as  part  of  the  RCSB  Collabora@ve  Curriculum  Development  Program  2014.    

3  

2F  

2G  

2A  

2B  

2C  

COO-­‐  

AL  

Chain  A  

AL4  

AL3  

2D  

ha  

hb  

hc  

hd  

he  

hh  hg  

hf  

hg  hf  

hb  ha  

hc  

hd  he  

1D  

Heavy  Chain  B  |  Domain  1  

Developed  as  part  of  the  RCSB  Collabora@ve  Curriculum  Development  Program  2014.    

4  

hh  

hi  

NH3 +  

1A  

1C  

1B  

1E  1F  

1G  

1H  

1I  

Chain  B  

BH1  

BH2  

hj  

hk  

hl  

hm  

hn  

hr  

hq  

ho  

hp  ho  

hk  hj  

hl  

hm  

hn  

Heavy  Chain  B  |  Domain  2  

Developed  as  part  of  the  RCSB  Collabora@ve  Curriculum  Development  Program  2014.    

5  

hq  

hp  

hi  

2A  

2B  

2C  

2D  

2F  

2G  

2E  

Chain  B  

BH3  

BH4  

BH  

BHA   BHB  

hs  

ht  

hu  

hv  

hw  

hz  

hy  

hx  

hy  hx  

ht  hs  

hu  

hv  hw

 

Heavy  Chain  B  |  Domain  3  

Developed  as  part  of  the  RCSB  Collabora@ve  Curriculum  Development  Program  2014.    

6  

hz  

haa  

hr  

3B  

3C  

3F  

3E  

3G  

3D  

3A  

Chain  B  

BH5  

BH6  

BHC  

hab  

hac  

had  

hae  

haf  

hag  

hag  hac  

hab  

had  

hae  haf  

Heavy  Chain  B  |Domain  4  

Developed  as  part  of  the  RCSB  Collabora@ve  Curriculum  Development  Program  2014.    

7  

haa  

COO-­‐  

4A  

4B  

4D  

4C  

4F  

4G  

4E  

Chain  B  

BH7  

BH8  

la  

lb  

lc  

ld  

le  

lh  

lg  

lf  

lg  lf  

lb  la  

lc  

ld  le  

1A  

1D  

1H  

1I  

Light  Chain  C  |  Domain  1  

Developed  as  part  of  the  RCSB  Collabora@ve  Curriculum  Development  Program  2014.    

8  

1B  

1F  

1E  

1C  

NH3 +  

CL1  

Chain  C  

CL2  

1G  

lh  li  

lj  

li  

lk  

lj  

lk  

ll  

ll  

lm  

ln  

lm  

ln  

2E  

Light  Chain  C  |  Domain  2  

Developed  as  part  of  the  RCSB  Collabora@ve  Curriculum  Development  Program  2014.    

9  

2F  

2G  

2A  

2B  

2C  

COO-­‐  

CL  

Chain  C  

CL4  

CL3  

2D  

ha  

hb  

hc  

hd  

he  

hh  hg  

hf  

hg  hf  

hb  ha  

hc  

hd  he  

Heavy  Chain  D  |  Domain  1  

Developed  as  part  of  the  RCSB  Collabora@ve  Curriculum  Development  Program  2014.    

10  

hh  

hi  

NH3 +  

1A  

1B  

1E  1F  

1G  

1H  

1I  

Chain  D  

DH1  

DH2  

1C  1D

 

hj  

hk  

hl  

hm  

hn  

hr  

hq  

ho  

hp  ho  

hk  hj  

hl  

hm  

hn  

Heavy  Chain  D  |  Domain  2  

Developed  as  part  of  the  RCSB  Collabora@ve  Curriculum  Development  Program  2014.    

11  

hq  

hp  

hi  

2A  

2B  

2C  

2D  

2F  

2G  

2E  

Chain  D  

DH3  

DH4  

DH  

DHA   DHB  

hs  

ht  

hu  

hv  

hw  

hz  

hy  

hx  

hy  hx  

ht  hs  

hu  

hv  hw

 

Heavy  Chain  D  |  Domain  3  

Developed  as  part  of  the  RCSB  Collabora@ve  Curriculum  Development  Program  2014.    

12  

hz  

haa  

hr  

3B  

3C  

3F  

3E  

3G  

3D  

3A  

Chain  D  

DH5  

DH6  

DHC  

hab  

hac  

had  

hae  

haf  

hag  

hag  hac  

hab  

had  

hae  haf  

Heavy  Chain  D  |  Domain  4  

Developed  as  part  of  the  RCSB  Collabora@ve  Curriculum  Development  Program  2014.    

13  

haa  

COO-­‐  

4A  

4B  

4D  

4C  

4F  

4G  

4E  

Chain  D  

DH7  

DH8  

Disulfide  Linkages  

Developed  as  part  of  the  RCSB  Collabora@ve  Curriculum  Development  Program  2014.    

14  

AL1  AL3  

AL  BH5  

BH7  BH1  

BH3  

AL2  

AL4  

BH  

BH2  

BH4  

BH6  

BH8  

BHB   DHB  

BHC   DHC  

BHA   DHA  CL1  

CL3  CL  

DH5  DH7  

DH1  DH3  

CL2  

CL4  

DH  

DH2  

DH4  

DH6  

DH8  

An#body  Model:  Overview  

Developed  as  part  of  the  RCSB  Collabora@ve  Curriculum  Development  Program  2014.    

15  

The  An@body  consists  of  4  chains:    

•   2  light  chains:  A,  C    Each  light  chain  is  made  up      of  2  immunoglobulin  domains  

 

•  2  heavy  chains:  B,  D      Each  heavy  chain  is  made  up      of  4  immunoglobulin  domains  

Heavy Chain B

Light Chain A

Heavy Chain D

Light Chain C

An#body  Model:  Overview  

Developed  as  part  of  the  RCSB  Collabora@ve  Curriculum  Development  Program  2014.    

16  

Assembly  Overview:  

•  Each  page  from  2  to  13  contains    elements  to  build  1  domain  

•  You  will  fist  create  the  domains  and  then  assemble  the  chains    

•  The  an@body  structure  is  stabilized  by  17  disulfide  linkages  colored  yellow  on  the  image  to  the  right  

•  The  stripes  in  the  paper  model  template,  on  page  14,  represent  these  linkages  

•  Crea@ng  the  disulfide  linkages  is  the  last  step  in  making  each  Ig  domain  and  finally  the  complete  an@body  molecule.  

Prepara#on  

For  each  page  from  2  to  13  :    •  Cut  out  each  strip  along  the  

do\ed  lines  •  Note  that  the  shaded  regions  

labeled  ho,  hk,  etc.  should  be  included  in  the  strip    

•  When  crea@ng  the  domains,  work  on  one  page  at  a  @me  to  avoid  mixing  up  the  strips.  

 

Developed  as  part  of  the  RCSB  Collabora@ve  Curriculum  Development  Program  2014.    

17  

Make  sure  these  shaded  regions  remain  a\ached  to  the  strips  

Immunoglobulin  Domains  

For  each  page  from  2  to  13  :      Step  1  Create  the  representa@on  of  the  polymer  backbone  •  Tape  together  the  strips  into  a  long  strand    

•  The  labels  la,  lb,  etc.  on  the  grey  background  should  be  hidden  underneath  the  labels  on  the  colored  background  

 

Developed  as  part  of  the  RCSB  Collabora@ve  Curriculum  Development  Program  2014.    

18  

Find  matching  labels  and  tape  together  hiding  the  hatched  grey  label.  

Polymer  backbones  for    all  12  domains.  

Immunoglobulin  Domains  

Step  2  Create  Immunoglobulin  Domains  The  solid  black  arrows  labeled  1A,  1B,  1C,  1D  etc.  represent  the  beta  strands.    Create  the  beta  strand  clusters  by  taping  together  the  strands  side  by  side.  For  each  domain,  make  sure  that:  1.  The  le[ers  on  the  rectangular  labels  

are  in  alphabe#cal  order,  for  example  4A-­‐4B-­‐4C-­‐4D,  or  4E-­‐4F-­‐4G.    Note:  Don’t  connect  the  strips  if  there  isn’t  any  grey  area  in  between  them.  

2.  The  grey  area  between  the    strands  is  aligned.  (See  next  page)    

3.  The  beta  strand  arrows    point  up  and  down  alternately    (See  next  page)    

Developed  as  part  of  the  RCSB  Collabora@ve  Curriculum  Development  Program  2014.    

19  

The  le\ers  inside  the  rectangular  labels  follow  alphabe@cal  order  

Note:  No  grey  area.  Stop  here  and  begin  a  new  cluster  star@ng  with  4E  through  4G.  

Immunoglobulin  Domains  

Developed  as  part  of  the  RCSB  Collabora@ve  Curriculum  Development  Program  2014.    

20  

The  gray  area  between  strands  is  aligned.    

The  beta  strand  arrows  point    up  and  down  alternately  

All  12  domains  assembled  

Heavy  and  Light  Chains  

Assembling  the  4  polymer  chains:    

Light  Chains  A  and  C:  •  Tape  together  the  2  domains    

of  each  chain  at  the  label  lh;    

Heavy  Chains  B  and  C:  •  Tape  together  the    

4  domains  of  each  chain  at  the  labels  hi,  hr  and  haa  

Developed  as  part  of  the  RCSB  Collabora@ve  Curriculum  Development  Program  2014.    

21  

Note:  Follow  the  chain  labels  to  make  

sure  you  are  connec@ng  the  domains  from  the  proper  chains.  

Align  and  tape;    Grey  labels  should  be  hidden  underneath    the  colored  ones.  

Light  and  Heavy  Chains  

Developed  as  part  of  the  RCSB  Collabora@ve  Curriculum  Development  Program  2014.    

22  

2  light  and  2  heavy  polymer  chains  assembled  

Disulfide  Linkages  

The  Structure  of  An@body  is  stabilized  by  2  types  of  disulfide  linkages:  •  12  Intradomain  linkages    

stabilize  each  of  the  12  immunglobulin  domains.    

•  5  Interchain  linkages  hold  the  different  chains  together  

•  The  17  strips  on  page  14  represent  the  disulfide    linkages  •  Cut  out  all  strips  on  the  

do\ed  lines  •  Fold  down  each  strip  on  both  

hatched  regions.  

Developed  as  part  of  the  RCSB  Collabora@ve  Curriculum  Development  Program  2014.    

23  

Interchain    Linkages  

Intradomain  Linkages    (1  for  each  domain)  

Disulfide  Linkages  

Create  the  Intradomain  Disulfide  Linkages:    For  each  domain:  •  Find  corresponding  labels  on  

the  domains  (round,  marked  AL1  and  AL2)  and  on  the  linkages  

•  Align  the  strip  label  underneath  the  domain’s  round  label    and  tape  

Developed  as  part  of  the  RCSB  Collabora@ve  Curriculum  Development  Program  2014.    

24  

Corresponding  labels  

The  linkage  strip  labels  are  aligned  

and  taped  underneath  the  

round  labels  

Disulfide  Linkages  

Note:    Before  you  start  the  final  step,  it  might  be  a  good  idea  to  align  the  light  and  heavy  chains.    Use  the  images  on  pages  15  (overview  sec@on)    for  help  with  domain  and  chain  placement  in  the  model.  This  step  will  help  with    label  iden@fica@on  and  proper  placement  of  the  interchain  linkages.    

Developed  as  part  of  the  RCSB  Collabora@ve  Curriculum  Development  Program  2014.    

25  

Disulfide  Linkages  

Create  the  interchain  disulfide  linkages:  •  Chains  A  and  B:    Iden@fy  the  round,  do[ed    labels  AL  and  BH    on  the  model  and  connect    them  with  corresponding  disulfide  strip.  The  printed  sides  of  the  labels  should  face  each  other.  

•  Repeat  for  chains  C  and  D  (labels  CL  and  DH)  

Developed  as  part  of  the  RCSB  Collabora@ve  Curriculum  Development  Program  2014.    

26  

Chains  are  connected  at  round  do\ed  AL  and  BH  labels.      

The  printed  sides  of  the  labels  face  each  other.  

Disulfide  Linkages  

Create  the  interchain  disulfide  linkages:  Chains  B  and  D:  •  Iden@fy  the  do\ed  round  labels    BHA–DHA    BHB–DHB    BHC–DHC    on  the  model  and  on  the  disulfide  strips  

•  Tape  the  printed  side  of  the  hatched  regions  on  top  of  the  do\ed  round  labels.  

 

Developed  as  part  of  the  RCSB  Collabora@ve  Curriculum  Development  Program  2014.    

27  

Chains  B  and  D  are  connected  at  round  do\ed  labels.      The  printed  sides  of  the  labels  face  each  other.  

Finished  Model  

Developed  as  part  of  the  RCSB  Collabora@ve  Curriculum  Development  Program  2014.    

28  

Sugges#on:      This  model  can  be  made  as  a  group  project.      Assign  each  domain  to  a  different  individual.      The  12  different  domains  in  the  an@body  can  be  assembled  together  and  all  the  disulfide  bridges  put  in  place  as  a  group.