免疫系統(tǒng)如何識別潛在入侵者

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

當(dāng)病毒進入人體時，免疫系統(tǒng)開始運轉(zhuǎn)，以尋找并摧毀入侵者。 T細胞是免疫系統(tǒng)的一個組成部分，它們尋找隱藏在宿主細胞中的病毒，作為針對抗原或異物的最終防御線。 T細胞探測其他細胞的表面，檢查從細胞內(nèi)部流出的物質(zhì)，并由細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胞的肽段。這意味著T細胞需要大海撈針般的努力。”

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

由于幾乎不可能通過實驗從原子細節(jié)上看到這種相互作用，因此Hwang開發(fā)了一種計算機仿真工具，可以在施加力時真實地演示和分析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載下的分子運動。通過實驗確定的蛋白質(zhì)原子結(jié)構(gòu)是靜態(tài)快照，但是當(dāng)分子移動時，基本上看不到運動。”

Hwang發(fā)現(xiàn)的是TCR各部分之間的運動如何控制它們與MHC分子的相互作用。當(dāng)施加力時，僅當(dāng)MHC分子具有匹配的抗原時才抑制運動，從而使整個復(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動最終導(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細胞受體，還需要進行進一步的研究工作。”