Исследователи узнали о роли цинка в работе врожденного иммунитета

Ученые из Московского физико-технического института и Института биоорганической химии РАН вместе с коллегами из Чанчуньского института прикладной химии обнаружили, что ионы цинка участвуют в работе рецептора, ответственного за врожденный иммунитет.

Иммунная система человека человека состоит из двух частей — врожденного и приобретенного иммунитета. Первый изначально запрограммирован на распознавание определенных патогенов, тогда как второй постоянно обучается.

Клетки системы врожденного иммунитета распознают патогены с помощью особых мембранных белков-рецепторов — таких, как «toll»-подобные рецепторы. Эти белки имеют огромные внеклеточные части, обеспечивающие связывание с компонентами патогена. Их внутриклеточные домены гораздо меньше и невзрачнее,но они обеспечивают передачу сигнала об опасности внутрь клетки и запуск системы уничтожения патогена.

Сотрудники МФТИ и ИБХ изучали структуру внутриклеточной части толл-подобного рецептора 1 у человека. Данные о трехмерной структуре кристаллов TLR1 указывали на наличие дисульфидного мостика. Однако анализ трехмерной структуры TLR1 показал наличие подвижной, неупорядоченной структуры исследуемой области.

«Такое несоответствие натолкнуло нас на мысль, что два цистеина могут быть расположены рядом не из-за того, что они формируют дисульфидный мостик, а потому, что они связывают, или, как говорят химики, “координируют” ион металла, а именно цинка», — объясняет руководитель исследования, ведущий научный сотрудник ИБХ РАН Константин Минеев.

Тогда ученые провели эксперимент и проверили, может ли внутриклеточная часть TLR1 связывать цинк в растворе.Ответ оказался положительным. Замена же тех цистеинов, которые образовывали дисульфидный мостик в кристаллических структурах, привела к неспособности белка связывать цинк и «выключению» TLR1.

«Мы пришли к выводу, что дисульфидный мостик — неизбежный артефакт процесса формирования кристаллов для данного белка. На самом деле, когда белок находится в клетке в водном окружении, эти два цистеина образуют участок связывания цинка, причем этот участок критически важен для функционирования белка», — рассказывает заместитель директора Центра исследования молекулярных механизмов старения и возрастных заболеваний МФТИ Валентин Борщевский.

Результаты экспериментов уточнили и подтвердили с помощью компьютерного моделирования. Заодно ученые уточнили, как именно TLR1 взаимодействует с цинком и какие изменения в молекуле рецептора при этом происходят. Важность связывания цинка для функционирования TLR1 также подтвердили эксперименты на линиях клеток человека.

Исследования «toll»-подобных рецепторов имеют большое значение для медицины. Понимание механизмов работы рецепторов врожденного иммунитета позволит понять механизмы нарушения врожденного иммунитета при заболеваниях и создать новые лекарственные препараты.

• #Медицина