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免疫系統(tǒng)如何識(shí)別潛在入侵者

2020-09-18 11:15來源：生物谷


在最近一項(xiàng)研究中，Wonmuk Hwang博士等人揭示了人體免疫系統(tǒng)的各個(gè)成分如何發(fā)現(xiàn)侵入或受損的細(xì)胞的內(nèi)在機(jī)制，這可能有助于新型病毒和癌癥治療方法的開發(fā)。

當(dāng)病毒進(jìn)入人體時(shí)，免疫系統(tǒng)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，以尋找并摧毀入侵者。 T細(xì)胞是免疫系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，它們尋找隱藏在宿主細(xì)胞中的病毒，作為針對(duì)抗原或異物的最終防御線。 T細(xì)胞探測(cè)其他細(xì)胞的表面，檢查從細(xì)胞內(nèi)部流出的物質(zhì)，并由細(xì)胞表面上的主要組織相容性復(fù)合物（MHC）分子呈現(xiàn)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(xì)胞的肽段。這意味著T細(xì)胞需要大海撈針般的努力。”


研究人員最近發(fā)現(xiàn)，T細(xì)胞會(huì)機(jī)械性地提高其檢測(cè)能力：當(dāng)T細(xì)胞探測(cè)其他細(xì)胞的表面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生自然的接觸力。如果細(xì)胞被抗原感染，施加的力將導(dǎo)致T細(xì)胞受體（TCR）與MHC分子之間形成“捕捉鍵”，從而加強(qiáng)接觸。在不攜帶特定抗原的TCR和MCH分子之間不會(huì)出現(xiàn)該鍵。


由于幾乎不可能通過實(shí)驗(yàn)從原子細(xì)節(jié)上看到這種相互作用，因此Hwang開發(fā)了一種計(jì)算機(jī)仿真工具，可以在施加力時(shí)真實(shí)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(fù)載下的分子運(yùn)動(dòng)。通過實(shí)驗(yàn)確定的蛋白質(zhì)原子結(jié)構(gòu)是靜態(tài)快照，但是當(dāng)分子移動(dòng)時(shí)，基本上看不到運(yùn)動(dòng)。”


Hwang發(fā)現(xiàn)的是TCR各部分之間的運(yùn)動(dòng)如何控制它們與MHC分子的相互作用。當(dāng)施加力時(shí)，僅當(dāng)MHC分子具有匹配的抗原時(shí)才抑制運(yùn)動(dòng)，從而使整個(gè)復(fù)合物穩(wěn)定。其他情況將拒絕與TCR互鎖，并且兩者之間的不斷運(yùn)動(dòng)最終導(dǎo)致它們斷開連接。就像鎖和鑰匙系統(tǒng)，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(xì)胞受體，還需要進(jìn)行進(jìn)一步的研究工作。”