Когда Т-клетки иммунной системы активируются, важную роль играют крошечные силы тяги на молекулярном уровне

Когда Т-клетки нашей иммунной системы активируются, важную роль играют крошечные силы тяги на молекулярном уровне. Их теперь изучили в TU Wien.

Т-клетки иммунной системы ищут антигены — подозрительные молекулы, которые точно подходят к определённым рецепторам Т-клеток, как ключ к замку. Это активирует Т-клетку и запускает защитные механизмы иммунной системы.

Теперь ясно, что в процессе связывания антигена с Т-клеткой важную роль играют не только химические, но и микромеханические эффекты. Субмикрометровые структуры на поверхности клетки действуют как микроскопические пружины растяжения. Возникающие крошечные силы, вероятно, имеют большое значение для распознавания антигенов. В TU Wien удалось напрямую наблюдать эти силы с помощью высокоразвитых методов микроскопии.

Это стало возможным благодаря сотрудничеству TU Wien, Humbold Universität Berlin, ETH Zurich и MedUni Vienna. Результаты опубликованы в научном журнале Nano Letters.

Обоняние и осязание

Т-клетки могут распознавать специфическую структуру определённых молекул, но также могут механически «ощущать» антигены.

«Т-клетки имеют так называемые микроворсинки — крошечные структуры, похожие на маленькие волоски», — говорит профессор Герхард Шютц, руководитель рабочей группы по биофизике в Институте прикладной физики TU Wien. Эксперименты показали, что при контакте микроворсинок с объектом могут возникать примечательные эффекты: микроворсинки могут охватывать объект, а затем даже увеличиваться, образуя удлинённый цилиндр.

«В процессе возникают крошечные силы порядка менее одного наноньютона», — говорит Герхард Шютц. Один наноньютон примерно соответствует силе тяжести капли воды диаметром в одну двадцатую миллиметра.

Измерение силы в гидрогеле

Измерение таких крошечных сил — сложная задача. «Нам удалось это, поместив клетку вместе с крошечными тестовыми шариками в специально разработанный гель. На поверхности шариков находятся молекулы, на которые реагирует Т-клетка», — объясняет Герхард Шютц. «Если мы знаем сопротивление, которое наш гель оказывает на шарики, и точно измеряем, как далеко шарики перемещаются в непосредственной близости от Т-клетки, мы можем рассчитать силу, действующую между Т-клеткой и шариками».

Эти крошечные силы и поведение микроворсинок, вероятно, важны для распознавания молекул и, следовательно, запуска иммунного ответа. «Мы знаем, что биомолекулы, такие как белки, демонстрируют разное поведение, когда они деформируются механическими силами или когда связи просто растягиваются», — говорит Герхард Шютц. «Такие механизмы, вероятно, также играют роль в распознавании антигена, и теперь с помощью наших методов измерения это можно впервые детально изучить».