Международная группа ученых-биологов показывает в выпуске журнала Science от 16 мая, как и почему эти клетки реагируют только на настоящие угрозы.
"Для В-клеток критически важно либо полностью, либо не отвечать вообще. Все, что находится между ними, вызывает болезнь ", — сказал старший автор исследования Александр Хоффманн, профессор микробиологии, иммунологии и молекулярной генетики в Колледже литературы и науки Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. «Если В-клетки слабо реагируют на настоящий патоген, у вас иммунодефицит, а если они неадекватно реагируют на то, что не является настоящим патогеном, то у вас аутоиммунное заболевание."
Антитела, вырабатываемые В-клетками, атакуют антигены — молекулы, связанные с патогенами, микробами и вирусами.
Датчик на поверхности клетки предназначен для распознавания определенного антигена, и когда датчик встречает этот антиген, он посылает сигнал, который позволяет армии B-клеток организма быстро реагировать. Однако поблизости могут быть похожие молекулы, которые безвредны. В-клетки должны игнорировать их сигналы — то, что они не могут делать при аутоиммунных заболеваниях.
Итак, как В-клетки решают, начинать ли вырабатывать антитела??
«Эти иммунные клетки несколько плохо слышат, что вполне естественно, потому что мощные и потенциально деструктивные иммунные реакции должны действовать только тогда, когда опасность зовет, а не когда она шепчет», — сказал Хоффманн.
В-клетки реагируют только тогда, когда достигается довольно высокий порог, сообщают Хоффманн и его коллеги. На слабый или умеренный сигнал — например, от безвредной молекулы — нет ответа, что снижает риск ложных срабатываний.
«Это как подушка безопасности вашего автомобиля, которая не сработает, пока она вам не понадобится», — сказал Хоффманн. "Вы можете себе представить, что, если бы подушка безопасности была плохо спроектирована, и если бы вы сильно затормозили или попали в легкую аварию, она могла бы медленно развернуться и оказаться бесполезной. Вы хотите, чтобы он развернулся полностью или не развернул совсем.
Это то, что делает В-клетка, когда решает, противостоит ли она чему-то действительно патогенному или безвредному. Ни одна B-клетка не отвечает частично."
У нас есть миллиарды B-клеток, и каждая из них создает этот порог с помощью молекулярной цепи, включающей две молекулы.
Одна из этих молекул, известная как CARMA1, активирует другую, IKKb, которая дополнительно активирует первую.
«Положительная обратная связь между этими двумя факторами вызывает бесконечный рост, и как только вы запускаете его, нет возможности отключить его, пока не будут выпущены умные пули», — сказал Хоффманн, чье исследование направлено на понимание и расшифровку языка клеток. "Но вторая особенность положительной обратной связи заключается в том, что она может создать порог, только выше которого происходит эта неконтролируемая активация."
Он и его коллеги разработали математические уравнения, основанные на молекулярной цепи, и затем смогли виртуально моделировать ответы В-клеток. Полученные в результате прогнозы команды были экспериментально проверены их сотрудниками в Лаборатории интегрированных сотовых систем Японского центра интегративных медицинских наук RIKEN. В одной части исследования исследователи произвели определенные мутации в IKKb, чтобы он не мог передавать обратный сигнал CARMA1. Они также произвели мутации в CARMA1, чтобы предотвратить получение сигнала от IKKb.
В обоих случаях В-клетки реагировали частично, иногда, как слабо надувающаяся подушка безопасности.
"Это стало скорее серой зоной, чем черно-белым ответом", — сказал Хоффманн, который строит математические модели биологии.
Исследование может привести к более точной диагностике заболевания, если у пациентов с аутоиммунным заболеванием, таким как волчанка, есть дефект в этой молекулярной цепи.