Вперше визуализировано дію перфорина - білка-вбивці імунною системи людини
Вчені з Великобританії і Австралії вперше побачили в дії «вбивцю» імунної системи людини - білок перфорин. Група англійських вчених працювала на базі коледжу Біркбек (BirkbeckCollege), де вони використовували електронні мікроскопи для вивчення механізму, за допомогою якого перфорин «просвердлює» отвори в дефектних клітинах.
«Перфорин - потужна зброя в арсеналі імунної системи, без якого вона не змогла б упоратися з тисячами дефектних клітин, що утворюються в нашому організмі протягом усього життя» - пояснює професор Хелен Сейба (Helen Saibil), яка керувала групою англійських вчених.
Модель мембрани з перфоріновом кільцями, що дозволяють протеолітичних ферментів-грензімам проникати всередину клітини. (Credit: Mike Kuiper)
«Перфорин - зброя нашого організму, що використовується для очищення і смерті», - говорить керівник проекту професор Джеймс Віссток (James Whisstock) з Університету Монаш (Monash University), Мельбурн, Австралія.
Білок перфорин здійснює свою функцію, просвердлюючи отвори в клітинах, які переродилися в ракові або були захоплені вірусами. Отвори дозволяють токсичним протеолітичних ферментів потрапляти в клітини, що призводить до їх загибелі.
Якщо перфорин не працює належним чином, організм не може боротись з інфікованими клітинами. Існують докази, отримані в експериментах на мишах, що дефектний перфорин призводить до розвитку злоякісних пухлин, зокрема, лейкемії, вважає професор Джо Трапані (Joe Trapani), керівник Програми імунології раку (Cancer Immunology Program) в онкологічному центрі Пітера Мак-Каллема (Peter MacCallum Cancer Centre) в Мельбурні, Австралія.
Перші спостереження, які свідчать про те, що імунна система людини здатна проробляти отвори в клітинах-мішенях, були зроблені лауреатом Нобелівської премії Жюлем Борді (Jules Bordet) близько 110 років тому, але нам довелося чекати останніх досягнень в структурній молекулярної біології, щоб з'ясувати, як саме це відбувається.
Модель пори перфорина, створена на основі кристалічної структури і зображень, отриманих за допомогою електронного мікроскопа. (Credit: Helen Sailbil)
«З нашої попередньої роботи ми вже знали, що бактеріальні токсини, такі як той, що викликає пневмонію, істотно змінюють форму, щоб зробити отвір в мембранах. Ми були зачаровані перфоріном і хотіли дізнатися його структуру і то, як вона може змінюватися для того, щоб виступати в якості машини-перфоратора », - продовжує професор Сейба.
Структура білка була встановлена шляхом об'єднання інформації про окрему молекулі перфорина - візуалізованою на австралійському синхротроні - із зображеннями кілець молекул перфорина, кластеризуються для утворення отвору в клітинній мембрані, отриманими професором Сейба на електронному мікроскопі в Лондоні.
«Тепер, коли ми знаємо, як він працює, ми можемо почати уточнювати деталі, щоб боротися з раком, малярією і діабетом», - додає професор Віссток.
Перфорин може виступати і в ролі злочинця, коли клітини, або при аутоімунних захворюваннях, таких як рак на початкових стадіях діабету, або при відторгненні тканин після трансплантації кісткового мозку, помилково несуть мітку для знищення. Тому в даний час вчені вивчають шляхи більш ефективного захисту від раку і лікування інфекційних захворювань, таких як церебральна малярія, за допомогою посилення перфорина, а також працюють над створенням його потенційних інгібіторів для боротьби з відторгненням тканин.
Нові технології мікроскопії та експерименти, що проводяться на синхротроні, відкривають величезні можливості для молекулярних біологів. Це прекрасний приклад того, як знання нормальної структури і функції молекули може сприяти поліпшенню нашого здоров'я і благополуччя.
Biotechnology and Biological Sciences Research Council