免疫系統如何識別潛在入侵者

在最近一項研究中，Wonmuk Hwang博士等人揭示了人體免疫系統的各個成分如何發現侵入或受損的細胞的內在機制，這可能有助于新型病毒和癌癥治療方法的開發。

當病毒進入人體時，免疫系統開始運轉，以尋找并摧毀入侵者。 T細胞是免疫系統的一個組成部分，它們尋找隱藏在宿主細胞中的病毒，作為針對抗原或異物的最終防御線。 T細胞探測其他細胞的表面，檢查從細胞內部流出的物質，并由細胞表面上的主要組織相容性復合物（MHC）分子呈現出來。

Hwang說：“問題在于，成千上萬的MHC分子中只有很少一部分能夠呈遞來自入侵細胞的肽段。這意味著T細胞需要大海撈針般的努力。”

研究人員最近發現，T細胞會機械性地提高其檢測能力：當T細胞探測其他細胞的表面時，會產生自然的接觸力。如果細胞被抗原感染，施加的力將導致T細胞受體（TCR）與MHC分子之間形成“捕捉鍵”，從而加強接觸。在不攜帶特定抗原的TCR和MCH分子之間不會出現該鍵。

由于幾乎不可能通過實驗從原子細節上看到這種相互作用，因此Hwang開發了一種計算機仿真工具，可以在施加力時真實地演示和分析TCR與MHC分子之間的相互作用。

Hwang說：“只有模擬才能看到和分析負載下的分子運動。通過實驗確定的蛋白質原子結構是靜態快照，但是當分子移動時，基本上看不到運動。”

Hwang發現的是TCR各部分之間的運動如何控制它們與MHC分子的相互作用。當施加力時，僅當MHC分子具有匹配的抗原時才抑制運動，從而使整個復合物穩定。其他情況將拒絕與TCR互鎖，并且兩者之間的不斷運動最終導致它們斷開連接。就像鎖和鑰匙系統，其中鎖和鑰匙不斷變化的形狀，只有在完美匹配且在足夠水平的力下，分子才能互鎖。

Hwang說：“要了解這一原理如何適用于不同的T細胞受體，還需要進行進一步的研究工作。”