Когда немецкая лауреатка Нобелевской премии Кристиан Нусслейн-Фольхард в 1990-х годах обнаружила у плодовой мушки (Drosophila melanogaster) рецепторы, которые преобразовывают сигналы с поверхности клетки в клеточный ответ, она была поражена. Она назвала рецепторы «платными» (удивительными), и этот термин тем временем прочно вошел в научную литературу. С тех пор аналогичные рецепторы (толл-подобные рецепторы) были обнаружены у животных и людей. Они распознают бактерии, вирусы и грибки и, таким образом, гарантируют, что наш организм должным образом реагирует на инфекции.
Напротив, дерегулированные TLR могут приводить к хроническим воспалительным состояниям и раку.Проведенные до сих пор эксперименты показали, что TLR активируются химическим сигналом, который заставляет два белка объединяться в димеры.
Этот процесс, известный как «димеризация», по-видимому, играет ключевую роль в судьбе клетки: он может решить, выживает ли клетка, умирает или перемещается внутри тела. Поскольку димеризация происходит в молекулярном масштабе, который невозможно уловить с помощью обычных методов микроскопии, исследователи до сих пор полагались на косвенные методы измерения. Однако они были подвержены ошибкам и давали разные результаты. Теперь это изменилось благодаря новой методике оптической микроскопии сверхвысокого разрешения.
В предстоящем выпуске Science Signaling рабочие группы во главе с профессором Майком Хейлеманом из Франкфуртского университета Гете и доктором Дариусом Уайдера и доктором Грэмом Коттреллом из Университета Рединга в Англии описывают, как они изучали организацию рецептора TLR4 на поверхность клетки в молекулярном разрешении. На первом этапе они использовали микроскоп сверхвысокого разрешения с разрешением примерно в 100 раз лучше, чем стандартный флуоресцентный микроскоп. Поскольку этого все еще было недостаточно, чтобы сделать видимыми отдельные рецепторные молекулы в крошечном димере белка, исследователи разработали более сложный анализ оптического сигнала. Таким образом, они смогли приблизить изображения сверхвысокого разрешения и изучить, при каких условиях TLR4 образует мономер или димер.
Исследователи также смогли определить, какие химические сигналы от различных патогенов модулируют паттерны рецепторов.Исследователи надеются, что их работа в будущем приведет к лучшему пониманию того, как димеризация TLR влияет на выбор между жизнью и смертью клетки.
Также можно определить, как фармацевтические ингредиенты, нацеленные на TLR, влияют на поведение раковых клеток. «Также возможно, что этот подход поможет нам в будущем лучше понять фундаментальные биологические процессы, которые регулируют иммунную систему при здоровье и болезнях. В то же время этот метод микроскопии также применим к другим мембранным белкам и многим аналогичным вопросам, "- объясняет профессор Майк Хейлеманн из Института физической и теоретической химии Университета Гете во Франкфурте.