Теперь статья, опубликованная исследователями Института аллергии и иммунологии Ла-Хойи (LJI), раскрывает совершенно неожиданный способ, которым рецепторы нейтрофилов цепляются за стенку капилляров, готовясь к ее разрушению, а также забавный трюк, который они используют, чтобы удерживать клетки от прилипания. друг к другу или прорваться не туда. Эта работа, проведенная под руководством иммунолога LJI Клауса Лея, доктора медицины, и опубликованная 31 августа 2016 года в журнале Nature Communications, предлагает новый способ воздействия интегринов на уменьшение воспаления, как в случае аутоиммунного заболевания, или на усиление иммунные ответы против инфекции.
«Как только нейтрофилы обнаруживают место инфекции за стенкой капилляра, им необходимо быстро выйти из циркуляции. Раньше мы знали, что они инициировали это, включив молекулы адгезии, чтобы захватить сосуд менее чем за секунду», — говорит Лей. профессор и руководитель отделения биологии воспаления LJI. «В нашем новом исследовании мы обнаружили неожиданный способ, которым эти молекулы меняют свою форму, чтобы сделать это».Многие исследователи полагали, что рецепторы интегрина, выходящие из нейтрофилов, стали прикрепляться через механизм «ножевого переключателя». В нем интегрины, покоящиеся на нейтрофилах, движущихся по крови, остаются изогнутыми и минимально липкими, пока клетки не покатятся по области инфекции.
Здесь интегрины претерпели два последовательных изменения формы — шаг один всегда предшествовал шагу два — так что изогнутая головка белка быстро открылась, обнажая скрытый клейкий пластырь, который налегал на белок в стенке сосуда под названием ICAM-1.Новое исследование показывает, что нож более сложный. Комбинируя микроскопию высокого разрешения, называемую количественным динамическим отпечатком ног, с методами отслеживания нейтрофилов человека, катящихся по искусственной поверхности, покрытой ICAM-1 и другими сигнальными факторами, команда Лея заметила, что некоторые кластеры нейтрофилов действительно демонстрируют интегрины, подвергающиеся традиционному двухступенчатому механизму активации. В других кластерах, однако, интегрины принимали неортодоксальную форму, которая обнажала высокоаффинный участок, но сумела удерживать рецептор в изогнутой конформации, как если бы шаг два произошел до шага один.
Покадровый анализ показал, что любой тип кластера в конечном итоге дает полностью активированные, прилипшие интегрины (с полностью отогнутыми лезвиями). Просто казалось, что есть два способа спровоцировать его.
Блокбастер исследования показал, что таинственное липкое пятно делает в своеобразных скоплениях изогнутых интегринов. Чтобы обнаружить это, потребовался другой метод, называемый FRET, который часто применяется для измерения расстояний между двумя молекулами с нанометровым разрешением.
Этот подход показал, что липкие участки в изогнутых интегринах на самом деле касались и связывались с соседними белками ICAM-1, встроенными в мембрану той же самой клетки, — взаимодействие, которое биологи называют в цис-диете. Этот контакт заблокировал рецептор интегрина в выключенном состоянии, предотвращая его связывание с ICAM-1, экспрессируемым «поперек» на клетках кровеносных сосудов, межклеточные взаимодействия биологи описывают как транс.Новые конформации белков требуют улучшенных метафор: в данном случае рептильной. «Согласно старой точке зрения, когда нейтрофилы катятся, рецептор будет оставаться свернутым, как гремучая змея, с заправленной головой, пока не встретит лиганд. Затем голова выскочит с широко открытой челюстью, готовой укусить», — объясняет Лей. «Наши результаты показывают, что пасть змеи может быть открыта, даже когда ее шея опущена, как если бы она кусала свой собственный хвост».
Или, как могут сказать новые учебники: высокая аффинность цис-связывания интегринов нейтрофилов с соседними молекулами ICAM-1 в той же мембране служит механизмом автоингибирования, блокирующим взаимодействие интегрина в транс с ICAM-1, экспрессируемым на клетках стенок сосудов, подавление адгезии и блокирование воспалительной реакции.Открытие того, что интегрины сдерживают себя подобным образом, имеет серьезные последствия для воспалительных заболеваний. Моноклональные антитела, разработанные для блокирования взаимодействий интегринов нейтрофилов с белками сосудистой стенки, уже одобрены для лечения ишемической болезни сердца, аутоиммунного воспалительного заболевания кишечника и рассеянного склероза.
«Этот ингибирующий механизм открывает дверь новому классу модуляторов интегрина, которые работают по совершенно иному принципу», — говорит Лей. «Теперь, вместо того, чтобы разрабатывать новые лекарства для блокирования сайта с высоким сродством, мы могли бы создавать лекарства с небольшими молекулами для противодействия воспалению, удерживая рецептор в автоингибируемом режиме». Лей говорит, что низкомолекулярные препараты могут быть проще в применении и дешевле, чем применяемые в настоящее время препараты с моноклональными антителами, которые требуют инфузии.Более того, молекулы могут быть сконструированы так, чтобы делать прямо противоположное, то есть заставлять змею отпускать свой хвост, чтобы подтолкнуть нейтрофилы к воспалительному режиму борьбы с инфекцией.
Исследование Лея — последняя глава в новаторской работе, начатой ??в середине 90-х годов по определению того, что биологи называют каскадом адгезии лейкоцитов, а именно дискретных шагов, предпринимаемых лейкоцитами, когда они катятся по капиллярам, ??останавливаются и затем выходят из кровотока в нужном месте. «Раньше люди думали, что клетки будут прикрепляться к чему-нибудь вроде стикеров», — говорит Лей. «Теперь мы знаем, что интегрины играют важную роль в специфичности адгезии и что терапевтические средства на основе интегринов имеют клинически значимые преимущества. В будущем показания к применению существующих антагонистов интегрина, вероятно, будут расширяться».