Клетки иммунной системы, известные как Т-клетки, играют центральную роль в способности организма бороться с инфекциями и раком. Однако в течение десятилетий детали молекулярного сигнального процесса, который приводит к активации Т-клеток, оставались загадкой.
Теперь группа ученых из Калифорнийского университета в Санта-Крус и Национального института здоровья впервые получила представление о молекулярном механизме, с помощью которого распознавание антигена (например, вирусного белка) рецептором Т-клеток запускает первые шаги, ведущие к иммунная реакция.
Новые результаты, опубликованные 16 мая в Nature Communications, указывают на изменения в молекулярной структуре рецептора Т-клеток, которые распространяются от сайта распознавания антигена за пределами клетки к сайту передачи сигналов внутри клетки. Затем сигнал активации запускает сложный "сигнальный каскад" внутри Т-клетки, что приводит к ряду возможных ответов клетки.
"Это дает первое представление о механизме, запускающем этот сигнальный каскад," сказал Николаос Сгуракис, доцент кафедры химии и биохимии Калифорнийского университета в Санта-Крус и соавтор статьи. "У нас еще нет полной реконструкции сигнальной системы, но мы впервые можем увидеть процесс, и у нас есть методика, чтобы изучить его более подробно."
Ключевым методом, используемым в этом исследовании, является ядерный магнитный резонанс (ЯМР), в котором используются те же принципы, что и при медицинском МРТ-сканировании для изучения молекулярных структур в пробирке. Сгуракис и его коллеги проанализировали молекулярный комплекс, включающий рецептор Т-клеток и белок ВИЧ, связанный с молекулой главного комплекса гистосовместимости (MHC). По его словам, возможность исследовать такой большой молекулярный комплекс с помощью ЯМР была прорывом в этом исследовании.
При вирусной инфекции молекулы MHC представляют части вирусных белков (антигенов) на поверхности инфицированной клетки, где они могут распознаваться Т-клетками и запускать иммунный ответ. Аномальные белки, продуцируемые раковыми клетками, дают начало опухолевым антигенам, которые также представлены на поверхности клетки молекулами MHC и могут распознаваться Т-клетками.
Активация Т-клеток может привести к привлечению других иммунных клеток, пролиферации и дифференцировке Т-клеток и прямому уничтожению инфицированных или раковых клеток. Точный характер ответа зависит от антигена и других сигналов, принимаемых Т-клеткой.
"Различные пептиды или антигены дают разные результаты. Теперь мы можем изучить эти различия и, возможно, сможем предсказать, какие пептиды опухоли являются наиболее эффективными для запуска активации Т-клеток," Сгуракис сказал. "Фундаментальный вопрос о том, как работает передача сигналов Т-лимфоцитами, жизненно важен для иммунотерапии рака. Это фундаментальное исследование, но в будущем могут быть найдены важные приложения."