Исследовательская группа из Боннского университета (Германия) обнаружила, что иммунные клетки «вынюхивают» патогенные микроорганизмы с помощью специальных компонентов врожденного иммунитета — так называемых Толл-подобных рецепторов, которые позволяют организму распознавать инфекции и запускать иммунный ответ.
Толл-подобные рецепторы — это особый класс клеточных рецепторов, которые распознают эволюционно консервативные (то есть слабо меняющиеся при случайных мутациях) структуры микроорганизмов и активируют клеточный иммунный ответ на них.
Интересно, что работают эти рецепторы подобно обонятельным — активируются при получении определенного тревожного сигнала, «вынюхивая» бактерии: сигнал запускает внутри клеток серию реакций, таких как фагоцитоз (процесс активации клеток иммунной системы, которые поглощают чужеродные организмы, вирусы и бактерии), в то время как другие иммунные клетки вызывают «подкрепление», подавая специальные сигналы, и тем самым провоцируют воспаление.
Существует несколько групп Толл-подобных рецепторов, каждая из которых реагирует на разные «запахи» (молекулы, которые в процессе эволюции превратились в важные сигналы тревоги). Ранее сказать наверняка, какие именно реакции возникают при обнаружении сигнала, ученые не могли. Дело в том, что разные молекулы могут стимулировать один и тот же Толл-подобный рецептор, вызывая разные реакции, а традиционный метод исследований занимал много времени и требовал флуоресцентной маркировки.
По этой причине авторы научной работы, представленной в журнале Nature Communications, разработали и применили биосенсорный метод, который позволяет в реальном времени отслеживать активацию Толл-подобных рецепторов в естественной среде, без использования флуоресцентных меток. С его помощью можно увидеть изменения в форме клеток, когда они вступают в контакт с липополисахаридами сигнальных молекул. Напомним, липополисахарид — это основной компонент наружного слоя внешней мембраны таких грамотрицательных бактерий, как Escherichia coli и Salmonella typhimurium.
Для этого ученые поместили ячейки с образцами на прозрачную пластину со специальным покрытием, а снизу направили на них широкополосный источник света. В результате изменений (при контакте Toлл-подобных рецепторов с липополисахаридами кишечной палочки и сальмонеллы) определенные длины волн света отражались на покрытии — в зависимости от процессов внутри ячейки.
Click here to preview your posts with PRO themes ››
Таким образом, научная группа продемонстрировала, что структурные изменения внутри клеток проявляются всего через несколько минут после добавления сигнальной молекулы. Хотя оба компонента стимулировали один и тот же Толл-подобный рецептор, их отраженный спектр различался.
«Это означает, что один и тот же рецептор активируется разными молекулами по-разному и затем вызывает специфические реакции в зависимости от сигнала», — заключили авторы научной работы.
Их метод позволяет подробно объяснить принцип работы Толл-подобных рецепторов и может привести к разработке новых терапевтических препаратов, способных усилить иммунный ответ для лечения таких воспалительных и аутоиммунных заболеваний, как сепсис, ревматоидный артрит, болезнь Альцгеймера и некоторые виды рака.