Nature Immunology揭秘:T细胞如何“快速反应”?
2018/07/23
T细胞是免疫系统的重要组成部分,在其表面有高度敏感的受体,可以检测病原体。这些受体分布在T细胞表面的确切方式还没有完全被解析。现在,一项新研究揭示,T细胞实际上是被设定程序为尽可能快地做出反应,因此它们的受体是随机排列的。


这一研究以“TCRs are randomly distributed on the plasma membrane of resting antigen-experienced T cells”为题发表在《Nature Immunology》期刊,由来自于维也纳医科大学(MUW)和生物物理学的马克斯普朗克研究所(MPI)的科学家们合作完成。这些新发现不仅有助于更好地了解免疫反应,而且在开发新的医学治疗方法方面也非常关键。

大海捞针

“T细胞是一种高度专一的分子探测器,”TU Wien应用物理研究所生物物理学研究小组的负责人Prof. Gerhard Schütz教授解释说。“每个T细胞只对一个非常特定的分子反应,所以我们体内需要许多不同的T细胞。”每个T细胞表面携带着成千上万个相同受体的副本。

为了发生免疫反应,T细胞需要一个重要的伙伴——即抗原呈递细胞。在特殊载体蛋白的帮助下抗原呈递细胞表明呈现出许多分子。这些分子中有一些来自内源性结构,是无害的,但有害入侵者的特征抗原也会被抗原呈递细胞传递。

如果T细胞与这些抗原呈递细胞其中之一接触,那么就像大海捞针。如果T细胞被编程为精确类型的分子,会发生什么呢?发现在抗原呈递细胞表面有成千上万的分子么?“想象一下,T细胞表面有无数个相同的钥匙,现在必须快速找到它是否打开在抗原呈递细胞上的数十万个锁。”Gerhard Schütz解释道。


(从左至右)Mario Brameshuber, Benedikt Rossboth, Florian Baumgart and Gerhard Schütz.Credit: TU Wien

速度计算

有争议的是,人们已经讨论了T细胞如何对少量非常特定的抗原做出如此极端敏感的反应。一种被广泛接受的理论是,T细胞表面上有更多的受体聚集在一起,而这些受体结合在一起,就能更精确地与特定抗原对接。借助于高性能显微镜技术的进步,科学家们已经可以观察到T细胞表面不规则的结构。

但这个结论有点为时过早。“我们非常仔细地研究了T细胞,并把所有努力都集中在改进显微镜方法上,”Gerhard Schütz说。“之前被认为是几个受体的集群可能不过是一个人工制品;实际上,很容易对相同的受体分子进行多次成像。”

TU Wien的研究提出了另一种理论:这些受体很可能是随机分布在T细胞上的。这也解释了为什么免疫反应如此迅速。不管抗原呈递细胞如何与T细胞接触,T细胞总是有一个“钥匙”,适合该位置的“锁”。如果正确,那么这两个细胞在进入正确的位置时不会消耗时间,相反,免疫反应可以立即被触发。

“有了这个,我们用最现代化的显微镜方法尽可能攻克外部界限,”Gerhard Schütz说。“对免疫学来说,这是一个激动人心的时刻。我们希望更好地了解T细胞的表面,从而为了解识别病原体的第一步做出贡献。今后我们将尝试和合作伙伴一起将这些研究结果应用于免疫疗法领域。”

责编:浮苏

参考资料:

The immune system: T cells are built for speed

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