Пре-В-клетки, которые имеют другие аминокислоты на этом участке, с большей вероятностью подвергаются запрограммированной гибели клеток или апоптозу в рамках процесса контроля качества для устранения неэффективных пре-В-клеток до того, как они созреют. Это потенциальный недостаток, поскольку он ограничивает репертуар антител, которые могут продуцировать В-клетки, и люди испытывают трудности с выработкой эффективных нейтрализующих антител против некоторых патогенов, таких как ВИЧ.
Манипулирование контрольно-пропускным пунктом для облегчения процесса отбора может позволить расширить репертуар, что может сделать вакцины более эффективными, говорит автор-корреспондент Гарри Шредер-младший., M.D., Ph.D., который руководил исследованием с первым автором Мохамедом Хасом, Ph.D.
«Мы пытались понять, почему так сложно создать антитела, которые могут нейтрализовать определенные заболевания», — сказал Шредер, профессор медицины и научный сотрудник Джона Ирби из отдела клинической иммунологии и ревматологии, Департамент медицины UAB. "Многие люди думали, что репертуар антител полностью случайен, что часть антитела, которая может связывать патоген, может принимать любую форму. Мы обнаружили, что это неправда. Некоторые антитела встречаются часто, а некоторые — редко. Это отражает эффект эволюции — репертуар антител ограничен, предвзят и ограничен."
Детали исследования
Чтобы раскрыть механизм этого отбора, исследователи UAB использовали модели мышей, которые продуцируют необычные последовательности аминокислот в вариабельной области формирующейся тяжелой цепи антитела в пре-B-клетках. Генетические перестройки в пре-B-клетках приводят к различным последовательностям ДНК вариабельной области в каждой отдельной пре-B-клетке, чтобы создать разнообразную популяцию зрелых B-клеток, которые могут реагировать на широкий спектр антигенов при инфицировании патогенов. Но некоторые из этих последовательностей привели бы к ошибочным антителам, если бы пре-В-клеткам позволить созреть.
Следовательно, в развивающихся пре-В-клетках существуют строгие контрольные точки для тестирования потенциальных антител и удаления клеток, не прошедших тесты контроля качества.
Было известно, что самая ранняя контрольная точка в пре-B-клетках использует белковый каркас, называемый суррогатной легкой цепью (SLC), состоящий из инвариантных VpreB и λ5 белков, чтобы проверить способность формирующейся тяжелой цепи антитела связываться с частью легкой цепи антитела, которая образуется позже в процессе развития В-клеток.
По сути, SLC похож на легкую цепь, и клетки с растущими тяжелыми цепями, которые плохо связываются, удаляются.
Этот белковый каркас, содержащий генные продукты VpreB и λ5, также содержит сенсорный сайт, о котором известно, что он взаимодействует с антигенсвязывающей областью формирующейся тяжелой цепи, которая называется определяющей комплементарность областью-H3 (CDR-H3). Исследователи UAB обнаружили, что этот сенсорный сайт действует как новая строгая контрольная точка, влияющая на выбор и функционирование репертуара антител.
Во-первых, они проанализировали содержание аминокислот на основе экспрессированной последовательности РНК либо в живых пре-B-клетках, которым суждено стать зрелыми B-клетками, либо в апоптотических пре-B-клетках, которые движутся к запрограммированной гибели клеток. Исследователи показали, что постепенное снижение содержания тирозина в области CDR-H3 все больше ухудшает способность пре-В-клеток проходить через контрольную точку. Они обнаружили, что часть VpreB SLC, в частности, выбирает тирозин в нескольких соседних аминокислотных сайтах в центре антигенсвязывающего сайта CDR-H3.
Во-вторых, они исследовали молекулярные модели 133 кристаллических структур мышиных антител-антиген из банков данных по белкам.
Они обнаружили, что антитела показали аналогичное предпочтение тирозиновым аминокислотам в этих аминокислотных положениях, и что эти тирозины, вероятно, будут взаимодействовать с антигенами через водородную связь.
«Следовательно, — писали исследователи, — помимо своей стабилизирующей роли в рецепторе пре-В-клеток, VpreB также действует как ранний инвариантный антиген, выбирая определенные аминокислоты CDR-H3. Эти взаимодействия формируют специфичность гуморального ответа иммуноглобулина G и, таким образом, могут накладывать ограничения на выработку определенных нейтрализующих антител."
Помимо Хасса и Шредера, соавторами «VpreB служит инвариантным суррогатным антигеном для выбора антигенсвязывающих сайтов иммуноглобулина» являются Тесса Блэкберн, Питер Д. Берроуз, доктор философии.D., и Mark R. Уолтер, доктор философии.D., UAB Департамент микробиологии; и Эмидио Каприотти, отделение патологии UAB, в настоящее время на кафедре биологии Университета Дюссельдорфа, Германия.
Вычислительный анализ, включенный в эту работу, был выполнен с использованием инфраструктуры учреждения Geneifx, Отделение патологии UAB, под руководством Малай Басу, Ph.D.