Chemoenzymatic glycoengineering of intact IgG antibodies for gain of functions

Journal of the American Chemical Society

Volumn 134, Issue 29, 2012, Pages 12308-12318

  Huang, Wei ^a   Giddens, John ^a   Fan, Shu Quan ^a   Toonstra, Christian ^a   Wang, Lai Xi ^a  

^a UNIVERSITY OF MARYLAND SCHOOL OF MEDICINE   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ANTI-INFLAMMATORY ACTIVITY; ANTIBODY-DEPENDENT CELLULAR CYTOTOXICITIES; ENDOGLYCOSIDASE; FINE STRUCTURES; GAIN-OF FUNCTION; GLYCANS; GLYCOFORMS; GLYCOSYNTHASE; MODEL STUDY; N-GLYCANS; OXAZOLINES; RECEPTOR BINDING; SITE DIRECTED MUTAGENESIS; SITE SELECTIVE; STREPTOCOCCUS PYOGENES; THERAPEUTIC EFFICACY; THERAPEUTIC MONOCLONAL ANTIBODIES; TRANS GLYCOSYLATION ACTIVITY;

GLYCOSYLATION; MONOCLONAL ANTIBODIES;

ENZYME ACTIVITY;

GLYCAN; IMMUNOGLOBULIN G ANTIBODY; RITUXIMAB;

ANTIBODY DEPENDENT CELLULAR CYTOTOXICITY; ANTIINFLAMMATORY ACTIVITY; ARTICLE; ENZYME ENGINEERING; HUMAN; MUTAGENESIS; PROTEIN FUNCTION; PROTEIN STRUCTURE; RECEPTOR BINDING; SIALYLATION; STREPTOCOCCUS PYOGENES;

AMINO ACID SEQUENCE; ANTIBODIES, MONOCLONAL, MURINE-DERIVED; GALACTOSE; GLYCOSIDE HYDROLASES; GLYCOSYLATION; HUMANS; IMMUNOGLOBULIN G; MOLECULAR SEQUENCE DATA; MUTAGENESIS, SITE-DIRECTED; POLYSACCHARIDES; RECEPTORS, IGG; STREPTOCOCCUS PYOGENES;

EID: 84864238717     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja3051266     Document Type: Article

References (63)

1. Adams, G. P.; Weiner, L. M. Nat. Biotechnol. 2005, 23, 1147-1157
2. Jefferis, R. Nat. Rev. Drug Discovery 2009, 8, 226-234
3. Aggarwal, S. Nat. Biotechnol. 2011, 29, 1083-1089
4. Nimmerjahn, F.; Ravetch, J. V. Nat. Rev. Immunol. 2008, 8, 34-47
5. Takahashi, N.; Nakagawa, H.; Fujikawa, K.; Kawamura, Y.; Tomiya, N. Anal. Biochem. 1995, 226, 139-146
6. Wormald, M. R.; Rudd, P. M.; Harvey, D. J.; Chang, S. C.; Scragg, I. G.; Dwek, R. A. Biochemistry 1997, 36, 1370-1380
7. Jefferis, R. Biotechnol. Prog. 2005, 21, 11-16
8. Sondermann, P.; Huber, R.; Oosthuizen, V.; Jacob, U. Nature 2000, 406, 267-273
9. Krapp, S.; Mimura, Y.; Jefferis, R.; Huber, R.; Sondermann, P. J. Mol. Biol. 2003, 325, 979-989
10. Crispin, M.; Bowden, T. A.; Coles, C. H.; Harlos, K.; Aricescu, A. R.; Harvey, D. J.; Stuart, D. I.; Jones, E. Y. J. Mol. Biol. 2009, 387, 1061-1066
11. Ferrara, C.; Grau, S.; Jager, C.; Sondermann, P.; Brunker, P.; Waldhauer, I.; Hennig, M.; Ruf, A.; Rufer, A. C.; Stihle, M.; Umana, P.; Benz, J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2011, 108, 12669-12674
12. Yamaguchi, Y.; Nishimura, M.; Nagano, M.; Yagi, H.; Sasakawa, H.; Uchida, K.; Shitara, K.; Kato, K. Biochim. Biophys. Acta 2006, 1760, 693-700
13. Matsumiya, S.; Yamaguchi, Y.; Saito, J.; Nagano, M.; Sasakawa, H.; Otaki, S.; Satoh, M.; Shitara, K.; Kato, K. J. Mol. Biol. 2007, 368, 767-779
14. Barb, A. W.; Prestegard, J. H. Nat. Chem. Biol. 2011, 7, 147-153
15. Nimmerjahn, F.; Ravetch, J. V. Annu. Rev. Immunol. 2008, 26, 513-533
16. Shields, R. L.; Lai, J.; Keck, R.; O'Connell, L. Y.; Hong, K.; Meng, Y. G.; Weikert, S. H.; Presta, L. G. J. Biol. Chem. 2002, 277, 26733-26740
17. Shinkawa, T.; Nakamura, K.; Yamane, N.; Shoji-Hosaka, E.; Kanda, Y.; Sakurada, M.; Uchida, K.; Anazawa, H.; Satoh, M.; Yamasaki, M.; Hanai, N.; Shitara, K. J. Biol. Chem. 2003, 278, 3466-3473
18. Niwa, R.; Shoji-Hosaka, E.; Sakurada, M.; Shinkawa, T.; Uchida, K.; Nakamura, K.; Matsushima, K.; Ueda, R.; Hanai, N.; Shitara, K. Cancer Res. 2004, 64, 2127-2133
19. Strome, S. E.; Sausville, E. A.; Mann, D. Oncologist 2007, 12, 1084-1095
20. Jefferis, R. Methods Mol. Biol. 2009, 483, 223-238
21. Kaneko, Y.; Nimmerjahn, F.; Ravetch, J. V. Science 2006, 313, 670-673
22. Anthony, R. M.; Nimmerjahn, F.; Ashline, D. J.; Reinhold, V. N.; Paulson, J. C.; Ravetch, J. V. Science 2008, 320, 373-376
23. Anthony, R. M.; Wermeling, F.; Karlsson, M. C.; Ravetch, J. V. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 19571-19578
24. Umana, P.; Jean-Mairet, J.; Moudry, R.; Amstutz, H.; Bailey, J. E. Nat. Biotechnol. 1999, 17, 176-180
25. Yamane-Ohnuki, N.; Kinoshita, S.; Inoue-Urakubo, M.; Kusunoki, M.; Iida, S.; Nakano, R.; Wakitani, M.; Niwa, R.; Sakurada, M.; Uchida, K.; Shitara, K.; Satoh, M. Biotechnol. Bioeng. 2004, 87, 614-622
26. Stanley, P.; Sundaram, S.; Tang, J.; Shi, S. Glycobiology 2005, 15, 43-53
27. Cox, K. M.; Sterling, J. D.; Regan, J. T.; Gasdaska, J. R.; Frantz, K. K.; Peele, C. G.; Black, A.; Passmore, D.; Moldovan-Loomis, C.; Srinivasan, M.; Cuison, S.; Cardarelli, P. M.; Dickey, L. F. Nat. Biotechnol. 2006, 24, 1591-1597
28. Strasser, R.; Castilho, A.; Stadlmann, J.; Kunert, R.; Quendler, H.; Gattinger, P.; Jez, J.; Rademacher, T.; Altmann, F.; Mach, L.; Steinkellner, H. J. Biol. Chem. 2009, 284, 20479-20485
29. Li, H. Nat. Biotechnol. 2006, 24, 210-215
30. Zhou, Q.; Shankara, S.; Roy, A.; Qiu, H.; Estes, S.; McVie-Wylie, A.; Culm-Merdek, K.; Park, A.; Pan, C.; Edmunds, T. Biotechnol. Bioeng. 2008, 99, 652-665
31. Schiestl, M.; Stangler, T.; Torella, C.; Cepeljnik, T.; Toll, H.; Grau, R. Nat. Biotechnol. 2011, 29, 310-312
32. Wang, L. X.; Lomino, J. V. ACS Chem. Biol. 2012, 7, 110-122
33. Wang, L. X. Trends Glycosci. Glycotechnol. 2011, 23, 33-52
34. Wei, Y.; Li, C.; Huang, W.; Li, B.; Strome, S.; Wang, L. X. Biochemistry 2008, 47, 10294-10304
35. Zou, G.; Ochiai, H.; Huang, W.; Yang, Q.; Li, C.; Wang, L. X. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 18975-18991
36. Fan, S. Q.; Huang, W.; Wang, L. X. J. Biol. Chem. 2012, 287, 11272-11281
37. Umekawa, M.; Li, C.; Higashiyama, T.; Huang, W.; Ashida, H.; Yamamoto, K.; Wang, L. X. J. Biol. Chem. 2010, 285, 511-521
38. Huang, W.; Li, C.; Li, B.; Umekawa, M.; Yamamoto, K.; Zhang, X.; Wang, L. X. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 2214-2223
39. Umekawa, M.; Huang, W.; Li, B.; Fujita, K.; Ashida, H.; Wang, L. X.; Yamamoto, K. J. Biol. Chem. 2008, 283, 4469-4479
40. Collin, M.; Olsen, A. EMBO J. 2001, 20, 3046-3055
41. Allhorn, M.; Olsen, A.; Collin, M. BMC Microbiol. 2008, 8, 3
42. Goodfellow, J. J.; Baruah, K.; Yamamoto, K.; Bonomelli, C.; Krishna, B.; Harvey, D. J.; Crispin, M.; Scanlan, C. N.; Davis, B. G. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 8030-8033
43. Umekawa, M.; Higashiyama, T.; Koga, Y.; Tanaka, T.; Noguchi, M.; Kobayashi, A.; Shoda, S.; Huang, W.; Wang, L. X.; Ashida, H.; Yamamoto, K. Biochim. Biophys. Acta 2010, 1800, 1203-1209
44. Huang, W.; Li, J.; Wang, L. X. ChemBioChem 2011, 12, 932-941
45. Waddling, C. A.; Plummer, T. H., Jr.; Tarentino, A. L.; Van Roey, P. Biochemistry 2000, 39, 7878-7885
46. Huang, W.; Yang, Q.; Umekawa, M.; Yamamoto, K.; Wang, L. X. ChemBioChem 2010, 11, 1350-1355
47. Wan, H. Z.; Kaneshiro, S.; Frenz, J.; Cacia, J. J. Chromatogr., A 2001, 913, 437-446
48. Li, B.; Zeng, Y.; Hauser, S.; Song, H.; Wang, L. X. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 9692-9693
49. Ochiai, H.; Huang, W.; Wang, L. X. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 13790-13803
50. Sletten, E. M.; Bertozzi, C. R. Acc. Chem. Res. 2011, 44, 666-676
51. Best, M. D. Biochemistry 2009, 48, 6571-6584
52. Cartron, G.; Dacheux, L.; Salles, G.; Solal-Celigny, P.; Bardos, P.; Colombat, P.; Watier, H. Blood 2002, 99, 754-758
53. Sazinsky, S. L.; Ott, R. G.; Silver, N. W.; Tidor, B.; Ravetch, J. V.; Wittrup, K. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 20167-20172
54. Anthony, R. M.; Kobayashi, T.; Wermeling, F.; Ravetch, J. V. Nature 2011, 475, 110-113
55. Huhn, C.; Selman, M. H.; Ruhaak, L. R.; Deelder, A. M.; Wuhrer, M. Proteomics 2009, 9, 882-913
56. Barb, A. W.; Brady, E. K.; Prestegard, J. H. Biochemistry 2009, 48, 9705-9707
57. Guhr, T.; Bloem, J.; Derksen, N. I.; Wuhrer, M.; Koenderman, A. H.; Aalberse, R. C.; Rispens, T. PLoS One 2011, 6, e21246
58. Raju, T. S.; Scallon, B. J. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2006, 341, 797-803
59. Guile, G. R.; Rudd, P. M.; Wing, D. R.; Prime, S. B.; Dwek, R. A. Anal. Biochem. 1996, 240, 210-226
60. Johnson, P.; Glennie, M. Semin. Oncol. 2003, 30, 3-8
61. Koene, H. R.; Kleijer, M.; Algra, J.; Roos, D.; von dem Borne, A. E.; de Haas, M. Blood 1997, 90, 1109-1114
62. Hessell, A. J.; Hangartner, L.; Hunter, M.; Havenith, C. E.; Beurskens, F. J.; Bakker, J. M.; Lanigan, C. M.; Landucci, G.; Forthal, D. N.; Parren, P. W.; Marx, P. A.; Burton, D. R. Nature 2007, 449, 101-104
63. Collin, M.; Olsen, A. Infect. Immun. 2001, 69, 7187-7189