Complementarity-determining region

Complementarity-determining regions (CDRs) are polypeptide segments of the variable chains in immunoglobulins (antibodies) and T cell receptors, generated by B-cells and T-cells respectively. CDRs are where these molecules bind to their specific antigen and their structure/sequence determines the binding activity of the respective antibody. A set of CDRs constitutes a paratope, or the antigen-binding site. As the most variable parts of the molecules, CDRs are crucial to the diversity of antigen specificities generated by lymphocytes.

Antibody–antigen interactions are highly specific and those that have high affinity will interact with increased bond strength and trigger downstream immune responses. The strength of the bond between the epitope of the antigen and the paratope of the antibody will determine the affinity of the interaction.^[1]

There are three CDRs (CDR1, CDR2 and CDR3), arranged non-consecutively, on the amino acid sequence of a variable domain of an antigen receptor. Three can be found on the Light-chain, named L1 through L3, and three on the Heavy-chain, named H1 through H3.^[2] Since the antigen receptors are typically composed of two variable domains (on two different polypeptide chains, heavy and light chain), there are six CDRs for each antigen receptor that can collectively come into contact with the antigen. A typical monoclonal antibody molecule has two antigen receptors and therefore contains twelve CDRs total. There are three CDR loops per variable domain in antibodies. Sixty CDRs can be found on a pentameric IgM molecule, which is composed of five antibodies and has increased avidity as a result of the collective affinity of all antigen-binding sites combined.

Dado que la mayor parte de la variación de secuencia asociada con las inmunoglobulinas y los receptores de células T se encuentra en las CDR, estas regiones a veces se denominan regiones hipervariables . ^{[ 3 ]} Dentro del dominio variable , CDR1 y CDR2 se encuentran en la región variable (V) de una cadena polipeptídica, y CDR3 incluye parte de V, toda la región de diversidad (D, solo cadenas pesadas) y la región de unión (J). ^{[ 4 ]} CDR3 es la más variable. La secuencia de la región V sufre una reorganización durante el desarrollo de las células B, denominada recombinación somática . Esta reorganización de la región V es donde se codifican y diversifican las CDR-L3 y CDR-H3, mientras que las otras cuatro CDR se generan en la línea germinal. La diversificación de la CDR-H3 finalmente otorgará a los anticuerpos su especificidad y capacidad para reconocer antígenos. ^{[ 5 ]}

Otros factores contribuyen a la interacción anticuerpo-antígeno, incluidos los residuos de aminoácidos. Los residuos ubicados en posiciones particulares de un bucle CDR se utilizan para clasificar las estructuras canónicas. ^{[ 5 ]} Los residuos polares sin carga, especialmente la serina y la tirosina, se encuentran en los CDR en una alta concentración. Estos residuos contribuyen significativamente a los enlaces de hidrógeno directos entre el antígeno y el anticuerpo. Las interacciones de enlaces de hidrógeno inducen la actividad enzimática de una enzima; por lo tanto, cuantos más enlaces de hidrógeno haya en el sitio de unión anticuerpo-antígeno, más fuerte y estable será la estructura de unión. ^{[ 1 ]}

La estructura terciaria de un anticuerpo es importante para analizar y diseñar nuevos anticuerpos. La estructura y secuencia de los seis CDR combinados determinarán la actividad de unión del receptor de antígeno en un anticuerpo o receptor de células T. Los CDR se han separado en clases canónicas según la longitud de sus bucles, que se utilizan comúnmente para diferenciarlos entre sí. La relación estructural entre CDR de diferente longitud se basa en componentes independientes de la longitud, como su secuencia, y puede caracterizar aún más los CDR. ^{[ 5 ]} Los bucles, o estructuras tridimensionales de los CDR no H3 (todos los CDR excepto H3) de los anticuerpos han sido agrupados y clasificados por Chothia et al. ^{[ 6 ]} y más recientemente por North et al. ^{[ 7 ]} El modelado por homología es un método computacional para construir estructuras terciarias a partir de secuencias de aminoácidos. Las llamadas reglas H3 son reglas empíricas para construir modelos de CDR3. ^{[ 8 ]}

• Región marco
• Región hipervariable

• Complementarity+determining+regions at the U.S. National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
• PyIgClassify -- server for classification of CDR conformations