Вперше візуалізовано дію перфорину – білка-вбивці імунної системи людини, Нанотехнології
Вчені з Великобританії та Австралії вперше побачили у дії «вбивцю» імунної системи людини – білок перфорин. Група англійських учених працювала на базі коледжу Біркбек (Birkbeck College), де вони використовували електронні мікроскопи для вивчення механізму, за допомогою якого перфорин просвердлює отвори в дефектних клітинах.
"Перфорин - потужна зброя в арсеналі імунної системи, без якої вона не змогла б впоратися з тисячами дефектних клітин, що утворюються в нашому організмі протягом усього життя" - пояснює професор Хелен Сейбіл (Helen Saibil), яка керувала групою англійських вчених.
«Перфорин – зброя нашого організму, що використовується для очищення та смерті», – каже керівник проекту професорДжеймс Вісток (James Whisstock) з Університету Монаш (Monash University), Мельбурн, Австралія.
Білок перфорин здійснює свою функцію, просвердлюючи отвори в клітинах, які переродилися на ракові або були захоплені вірусами. Отвори дозволяють токсичним протеолітичним ферментам потрапляти в клітини, що призводить до їхньої загибелі.
Якщо перфорин не працює належним чином, організм не може боротися з інфікованими клітинами. Існують докази, отримані в експериментах на мишах, що дефектний перфорин призводить до розвитку злоякісних пухлин, зокрема, лейкемії, вважає професор Джо Трапані (Joe Trapani), керівник Програми імунології раку (Cancer Immunology Program) в Онк Пітера Мак-Калема (Peter MacCallum Cancer Centre) у Мельбурні,Австралія.
Перші спостереження, що свідчать про те, що імунна система людини здатна проробляти отвори в клітинах-мішенях, були зроблені лауреатом Нобелівської преміїЖюлем Борде (Jules Bordet) близько 110 років тому, але нам довелося чекати останніх досягнень у структурній молекулярній біології, щоб з'ясувати, як саме це відбувається.
«З нашої попередньої роботи ми вже знали, що бактеріальні токсини, такі як той, що викликає пневмонію, суттєво змінюють форму, щоб зробити отвір у мембранах. Ми були зачаровані перфорином і хотіли дізнатися його структуру і те, як вона може змінюватися для того, щоб виступати як машина-перфоратор», – продовжує професор Сейбіл.
Структура білка була встановлена шляхом об'єднання інформації про окрему молекулу перфорину – візуалізовану на австралійському синхротроні – із зображеннями кілець молекул перфорину, що кластеризуються для утворення отвору в клітинній мембрані, отриманими професором Сейбіл на електронному мікроскопі в Лондоні.
"Тепер, коли ми знаємо, як він працює, ми можемо почати уточнювати деталі, щоб боротися з раком, малярією та діабетом", - додає професор Вісток.
Інше цікаве відкриття полягає в тому, що важливі частини молекули перфорину дуже схожі на токсини, які використовуються бактеріями, що викликають такі захворювання, як сибірка, листериоз і стрептококоз, що говорить про те, що цей спосіб пророблення отворів в клітинних мембранах є дуже давнім еволюційної точки зору.
Перфорин може виступати і в ролі злочинця, коли клітини абопри аутоімунних захворюваннях, таких як ранні стадії діабету або при відторгненні тканин після трансплантації кісткового мозку, помилково несуть мітку для знищення. Тому в даний час вчені вивчають шляхи більш ефективного захисту від раку та лікування інфекційних захворювань, таких як церебральна малярія, за допомогою посилення перфорину, а також працюють над створенням потенційних інгібіторів для боротьби з відторгненням тканин.
Нові технології мікроскопії та експерименти, які проводяться на синхротроні, відкривають величезні можливості для молекулярних біологів. Це чудовий приклад того, як знання нормальної структури та функції молекули може сприяти покращенню нашого здоров'я та благополуччя.