Kæmpe nanomaskine hjælper immunsystemet

Celler, der er inficeret med en virus eller bærer på en kræftfremkaldende mutation, for eksempel, producerer proteiner, der er fremmede for kroppen. Antigene peptider, der er et resultat af nedbrydningen af ​​disse eksogene proteiner inde i cellen, indlæses af det peptidladningskompleks på såkaldte major histocompatibility complex molekyler (MHC for kort) og præsenteres på celleoverfladen. der, de er specifikt identificeret af T-dræberceller, hvilket i sidste ende fører til eliminering af de inficerede celler. Det er sådan vores immunsystem forsvarer os mod patogener.

Maskinen fungerer med atomær præcision

Peptid-belastningskomplekset sikrer, at MHC-molekylerne er korrekt ladet med antigener. "Peptid-belastningskomplekset er en biologisk nanomaskine, der skal arbejde med atomær præcision for effektivt at beskytte os mod patogener, der forårsager sygdom, siger professor Lars Schäfer, Leder af forskningsgruppen Molekylær Simulering ved Center for Teoretisk Kemi ved RUB.

I tidligere undersøgelser, andre hold har med succes bestemt strukturen af ​​det peptidladningskompleks ved hjælp af kryo-elektronmikroskopi, men kun med en opløsning på omkring 0,6 til 1,0 nanometer, altså ikke i atomare detaljer. Baseret på disse eksperimentelle data, Schäfers forskerhold i samarbejde med professor Gunnar Schröder fra Forschungszentrum Jülich er nu lykkedes med at skabe en atomstruktur af det peptidladningskompleks.

Udforske struktur og dynamik

"Den eksperimentelle struktur er imponerende. Men kun med vores computerbaserede metoder var vi i stand til at udtrække det maksimale informationsindhold indeholdt i de eksperimentelle data, " forklarer Schröder. Atommodellen gjorde det muligt for forskerne at udføre detaljerede molekylær dynamik computersimuleringer af peptid-belastningskomplekset og dermed studere ikke kun strukturen, men også dynamikken i den biologiske nanomaskine.

Da det simulerede system er ekstremt stort med sine 1,6 millioner atomer, regnetiden på Leibnitz Supercomputing Center i München hjalp denne opgave betydeligt. "Ved brug af den højtydende computer, vi var i stand til at skubbe ind i mikrosekunders tidsskala i vores simuleringer. Dette afslørede rollen af ​​sukkergrupper bundet til proteinet for mekanismen for peptidladning, som tidligere kun var blevet ufuldstændigt forstået, " skitserer Dr. Olivier Fisette, postdoc forsker ved forskergruppen Molekylær Simulering.

Direkte indgreb i immunprocesser

Den atomare model af peptid-belastningskomplekset letter nu yderligere undersøgelser. For eksempel, nogle vira forsøger at snyde vores immunsystem ved selektivt at slukke for visse elementer i det peptidfyldende kompleks. "Et muligt mål, vi gerne vil forfølge, er den målrettede intervention i disse processer, " slutter Schäfer.