Как иммунная система обнаруживает скрытых злоумышленников
Исследования Техасского инженерного колледжа A&M могут привести к новым подходам к лечению вирусов и рака, – пишет пресс-релиз Discoveries Made In How Immune System Detects Hidden Intruders.
Исследования под руководством доктора Вонмука Хвана привели к лучшему пониманию того, как компоненты иммунной системы организма находят вторгшиеся или поврежденные клетки, что может привести к новым подходам к лечению вирусов и рака.
Вонмунк Хван – доцент кафедры биомедицинской инженерии Техасского университета A&M, написал об этом в статье, недавно опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (Wonmuk Hwang et al., The αβTCR mechanosensor exploits dynamic ectodomain allostery to optimize its ligand recognition site).
Когда вирусы проникают в организм, иммунная система начинает искать и уничтожать злоумышленника. Т-клетки являются одним из компонентов иммунной системы, и они ищут вирусы, скрывающиеся в клетках-хозяевах, выступая в качестве основной линии защиты от антигенов или инородных тел. Т-клетки исследуют поверхность других клеток, изучая материалы, собранные изнутри клетки и представленные молекулами главного комплекса гистосовместимости (MHC) на поверхности клеток.
«Проблема в том, что есть сотни тысяч молекул MHC, отображающих пептиды, и лишь некоторые из них относятся к вторгающимся клеткам, если они вообще появляются, – сказал Хван. – Остальные молекулы являются нормальными продуктами клеточного метаболизма, а это означает, что Т-лимфоциты должны искать иголку в стоге сена».
Недавно исследователи обнаружили, что Т-клетки увеличивают свою способность обнаружения механически: когда Т-клетки исследуют поверхность других клеток, создается естественная контактная сила. Если клетка инфицирована антигеном, приложенная сила приводит к «цепной связи» между рецепторами Т-клеток (TCR) и молекулами MHC, что усиливает контакт. Эта связь не возникает между TCR и молекулами MCH, не несущими специфических антигенов.
Т-клеточный рецептор и главный комплекс гистосовместимости представляют антиген, окрашенный в желтый цвет.
Однако экспериментально увидеть это взаимодействие с точностью до атома практически невозможно, поэтому Хван разработал компьютерное моделирование, которое могло бы реалистично продемонстрировать и проанализировать взаимодействие между TCR и молекулами MHC при приложении силы.
«Только моделирование может видеть и анализировать движение молекул под нагрузкой. Лабораторный эксперимент не имеет такого разрешения, – сказал Хван. – Экспериментально определенные атомные структуры белков являются статическими снимками, но, когда молекула движется, у вас практически нет возможности увидеть движение».
Хван обнаружил, как движение между частями TCR контролирует их взаимодействие с молекулами MHC. При приложении силы движение подавляется только тогда, когда молекула MHC имеет соответствующий антиген, тем самым стабилизируя весь комплекс. В других случаях будет отказано в блокировке с TCR, и постоянное движение между ними в конечном итоге приведет к их отключению. Это похоже на систему «замок и ключ», в которой замок и ключ постоянно меняют форму, и только при идеальном совпадении и при соответствующем уровне силы молекулы могут сцепиться.
Хван сказал, что знание того, какие части молекулы реагируют на силу, может помочь приспособить Т-клетки к определенным приложениям. Помимо борьбы с инфекциями, TCR также являются восходящими звездами в терапии рака.
«Если вы научите Т-лимфоциты видеть эти раковые антигены, это будет действительно специфическая терапия, – сказал Хван. – Химиотерапия убивает все клетки. Но Т-клетки можно научить распознавать раковые клетки с исключительной точностью».
Хван сказал, что следующим шагом для него будет изучение того, что является общим и что относится к конкретным системам рецепторов Т-клеток.
«Чтобы увидеть, как этот принцип применим к различным Т-клеточным рецепторам, я собираюсь расширить это первоначальное открытие, – сказал Хван. – Это первая работа, в которой был обнаружен действующий механизм Т-клеточных рецепторов».
Анна Юдина, «Научная Россия»
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
