Når T-celler i vores immunsystem bliver aktive, små trækkræfter på molekylært niveau spiller en vigtig rolle

Når T-celler i vores immunsystem bliver aktive, små trækkræfter på molekylært niveau spiller en vigtig rolle. De er nu blevet studeret på TU Wien.

Meget komplicerede processer finder konstant sted i vores krop for at holde patogener i skak:T-cellerne i vores immunsystem har travlt med at søge efter antigener - mistænkelige molekyler, der passer præcis ind i bestemte receptorer af T-cellerne som en nøgle i en lås. Dette aktiverer T-cellen, og immunsystemets forsvarsmekanismer sættes i gang.

Hvordan denne proces foregår på molekylært niveau er endnu ikke godt forstået. Hvad er nu klart, imidlertid, er, at ikke kun kemi spiller en rolle i koblingen af ​​antigener til T-cellen; mikromekaniske effekter er også vigtige. Submikrometerstrukturer på celleoverfladen fungerer som mikroskopiske trækfjedre. Små kræfter, der opstår som følge heraf, vil sandsynligvis være af stor betydning for genkendelsen af ​​antigener. På TU Wien, det har nu været muligt at observere disse kræfter direkte ved hjælp af højt udviklede mikroskopimetoder.

Dette blev muliggjort af et samarbejde mellem TU Wien, Humbold Universität Berlin, ETH Zürich og MedUni Wien. Resultaterne er nu offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Nano bogstaver .

Lugte og føle

For så vidt angår fysik, vores menneskelige sanseorganer fungerer på helt forskellige måder. Vi kan lugte, det vil sige at påvise stoffer kemisk, og vi kan røre ved, dvs. klassificere genstande efter den mekaniske modstand, de præsenterer for os. Det ligner T-celler:de kan genkende den specifikke struktur af visse molekyler, men de kan også 'mærke' antigener på en mekanisk måde.

"T-celler har såkaldte mikrovilli, som er små strukturer, der ligner små hår, " siger prof. Gerhard Schütz, leder af biofysisk arbejdsgruppe ved Institut for Anvendt Fysik ved TU Wien. Som forsøgene viste, bemærkelsesværdige effekter kan opstå, når disse mikrovilli kommer i kontakt med en genstand:Mikrovilli kan omslutte objektet, ligner en buet finger, der holder en blyant. De kan så endda forstørre, så det fingerlignende fremspring til sidst bliver en aflang cylinder, som vendes over objektet.

"Små kræfter opstår i processen, i størrelsesordenen mindre end en nanonewton, " siger Gerhard Schütz. En nanonewton svarer nogenlunde til den vægtkraft, som en vanddråbe med en diameter på en tyvendedel af en millimeter ville udøve.

Kraftmåling i hydrogelen

At måle så små kræfter er en udfordring. "Vi lykkes ved at placere cellen sammen med bittesmå testperler i en specialudviklet gel. Perlerne bærer molekyler på deres overflade, som T-cellen reagerer på, " forklarer Gerhard Schütz. "Hvis vi kender den modstand, som vores gel udøver på perlerne og måler præcis, hvor langt perlerne bevæger sig i umiddelbar nærhed af T-cellen, vi kan beregne den kraft, der virker mellem T-cellen og perlerne."

Disse bittesmå kræfter og mikrovilliernes opførsel vil sandsynligvis være vigtige for at genkende molekylerne og dermed udløse et immunrespons. "Vi ved, at biomolekyler såsom proteiner udviser forskellig adfærd, når de deformeres af mekaniske kræfter, eller når bindinger simpelthen trækkes, " siger Gerhard Schütz. "Sådanne mekanismer vil sandsynligvis også spille en rolle i antigengenkendelse, og med vores målemetoder kan dette nu studeres i detaljer for første gang."