Люди и акулы имеют общую черту иммунной системы

Ключевой элемент иммунной системы оставался неизменным на протяжении более 400 миллионов лет эволюции, согласно новому исследованию Национального еврейского центра здоровья. В онлайн-версии журнала Immunity от 29 сентября 2011 года учёные сообщают, что T-клеточные рецепторы мышей продолжают функционировать даже при замене их частей на фрагменты рецепторов акул, лягушек и форели. Функция химерных рецепторов зависит от нескольких критических аминокислот, также обнаруженных у людей, которые помогают T-клеточному рецептору связываться с молекулами MHC, представляющими антигены.

«Эти данные подтверждают гипотезу, впервые выдвинутую 40 лет назад», — сказал старший автор Лоран Гапен, PhD. — «Несмотря на то, что млекопитающие, амфибии и хрящевые рыбы последний раз имели общего предка более 400 миллионов лет назад, они продолжают иметь общий элемент своих T-клеточных рецепторов. Это указывает, что взаимодействие T-клетки с MHC возникло на ранних этапах эволюции иммунной системы и является центральным для её функции».

T-клетка служит дозорным, менеджером и исполнителем адаптивного иммунного ответа. Она полагается на свой рецептор (T-клеточный рецептор) для распознавания чужеродного материала. Когда рецептор связывается с небольшими фрагментами чужеродных организмов (антигенами), T-клетка активируется, размножается и инициирует атаку.

Однако T-клетки не могут распознавать свободно плавающие антигены. Они распознают антигены только тогда, когда те удерживаются молекулами MHC на поверхности других клеток. Это взаимодействие между T-клеткой и молекулами MHC имеет решающее значение для иммунной защиты и трансплантации органов.

В 1971 году будущий лауреат Нобелевской премии Нильс К. Йерне предположил, что эволюция могла отбирать гены, специфически распознающие молекулы MHC. Дальнейшие данные указывали, что сродство T-клеток к MHC может быть продуктом развития в тимусе. Вопрос оставался открытым 40 лет.

T-клеточный рецептор состоит из нескольких пептидов. Одна из его шести петель, известная как CDR2, часто связывает молекулу MHC. Исследователи сравнили аминокислотные последовательности сегмента рецептора, содержащего петлю CDR2, у разных животных. Хотя сегменты содержали менее 30% одинаковых аминокислот, две конкретные аминокислоты были одинаковыми в T-клеточных рецепторах человека, мыши, лягушки, форели и акулы. Они, по-видимому, участвуют в связывании с молекулой MHC.

«Эволюционное наследование этой модели прослеживается от акул до людей, которые последний раз имели общего предка 450 миллионов лет назад», — сказала соавтор Филлипа Маррак, PhD.

Исследователи вставили сегменты, содержащие петлю CDR2 от рецепторов лягушки, форели и акулы, в клетки мышей. Эти химерные T-клеточные рецепторы распознали антиген, связанный с мышиной молекулой MHC.

Поскольку фрагменты рецепторов лягушки, форели и акулы прекрасно функционировали в мышиных рецепторах, эксперименты показали, что способность T-клетки «видеть» антиген только в комплексе с молекулой MHC впервые возникла более 400 миллионов лет назад, когда все четыре животных имели общего предка.