A statistical model for antibody-antigen binding

Abstract

We discuss a statistical model for antibody-antigen binding. The two macromolecules are assumed to be linked by a number of relatively weak bonds (or groups of correlated bonds) that are assumed to open and close statistically. We use the model for a preliminary analysis of experiments performed in the Institute of Biophysics at the Johannes Kepler University. In these experiments the two molecules are brought into contact using an atomic force microscope; then a prescribed time dependent force is applied to the bond and the distribution of times needed to pull the molecules completely apart is measured. This quantity is calculated with our model; its dependence on the model parameters (binding free energies, number of groups of correlated elementary bonds, force dependence of the binding free energy) is determined.

Обговорюється статистична модель, яка описує зв’язування антитіло-антиген. При цьому вважається, що дві макромолекули можуть поєднуватись через набір відносно слабих зв’язків (чи груп скорельованих зв’язків), що відкриваються і закриваються статистично. Ця модель використовується для попереднього аналізу експериментів, виконаних в Інституті біофізики Університету Йогана Кеплера. У цих експериментах дві молекули приводились у контакт, використовуючи атомної сили мікроскоп, а потім прикладалася певна залежна від часу сила до зв’язку і вимірювався розподіл часів, необхідних для повного розділення молекул. Ця характеристика розраховується з використанням запропонованої моделі; знайдена її залежність від модельних параметрів (вільних енергій зв’язування, числа груп скорельованих елементарних зв’язків, залежності вільної енергії зв’язування від сили).