Автор AZoNano 31 августа 2020 г. ]

Необычная наномашина сделала небольшой, но значительный шаг к эффективной иммунной реакции. Ученые используют моделирование для выяснения его действия.

Иммунная система человека должна сначала идентифицировать больные клетки, прежде чем она сможет их убить. Предполагаемый комплекс загрузки пептидов играет решающую роль в этом процессе. В сотрудничестве с сотрудниками Forschungszentrum Jülich группа исследователей из Рурского университета в Бохуме исследовала эту новую наномашину в атомных деталях.

Они сообщили о результатах исследования в Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ) 11 ^th 2020.

Клетки, несущие канцерогенную мутацию или инфицированные вирусом, например, синтезируют белки, чужеродные для организма. Распад этих экзогенных белков внутри клеток приводит к образованию антигенных пептидов. Эти пептиды загружаются пептидным загрузочным комплексом на предполагаемые молекулы главного комплекса гистосовместимости (MHC) и впоследствии представлены на поверхности клетки.

На поверхности клетки антигенные пептиды, в частности, обнаруживаются Т-киллерами, которые в конечном итоге уничтожают инфицированные клетки. Это метод, с помощью которого иммунная система защищает людей от патогенов.

Машина работает с атомной точностью

Функция пептидного загрузочного комплекса состоит в том, чтобы гарантировать, что молекулы MHC должным образом загружены антигенами.

Комплекс загрузки пептидов – это биологическая наномашина, которая должна работать с атомной точностью, чтобы эффективно защищать нас от патогенов, вызывающих болезни .

Ларс Шефер, профессор и руководитель исследовательской группы молекулярного моделирования, Центр теоретической химии, Рурский университет в Бохуме

В более ранних исследованиях другие ученые использовали криоэлектронную микроскопию и успешно установили структуру комплекса загрузки пептидов, но с разрешением всего около 0,6–1,0 нм, то есть не в атомных деталях.

В зависимости от таких экспериментальных данных группа Шефера в сотрудничестве с профессором Гуннаром Шредером из Forschungszentrum Jülich теперь успешно создала атомную структуру комплекса, загружающего пептиды.

Исследование структуры и динамики

Экспериментальная структура впечатляет. Но только с помощью наших компьютерных методов мы смогли извлечь максимум информации, содержащейся в экспериментальных данных .

Ларс Шефер, профессор и руководитель исследовательской группы молекулярного моделирования, Центр теоретической химии, Рурский университет в Бохуме

Используя атомную модель, команда провела комплексное компьютерное моделирование молекулярной динамики комплекса загрузки пептидов и смогла изучить как структуру, так и динамику биологической наномашины.

Учитывая, что смоделированная система очень велика и содержит 1,6 миллиона атомов, время вычислений в суперкомпьютерном центре Leibniz в Мюнхене значительно помогло в этой работе.

Используя высокопроизводительный компьютер, мы смогли перейти к микросекундной шкале времени в наших симуляциях. Это выявило роль групп сахара, связанных с белком, в механизме загрузки пептидов, который ранее был изучен не полностью .

Д-р Оливье Физетт, научный сотрудник Рурского университета в Бохуме

Д-р Физетт является частью Исследовательской группы молекулярного моделирования.

Прямое вмешательство в иммунные процессы

В настоящее время атомная модель пептидно-загрузочного комплекса позволяет проводить дополнительные исследования. Например, некоторые вирусы пытаются обмануть иммунную систему человека, выборочно отключая определенные элементы комплекса загрузки пептидов.

« Одна из возможных целей, которую мы хотели бы преследовать, – это целенаправленное вмешательство в эти процессы », – заключил Шефер.

Исследование проводилось при финансовой поддержке Немецкого исследовательского фонда в рамках Cluster of Excellence Ruhr Explores Solvation Resolv (EXC 2033).

Ссылка на журнал:

Fisette, O., и др. . (2020) Атомистическая структура и динамика комплекса загрузки пептида MHC-I человека. Труды Национальной академии наук . doi.org/10.1073/pnas.2004445117.

Источник: https://www.ruhr-uni-bochum.de/de[19459008visible