Актуальность
В исследовании, проведенном учеными Токийского университета (University of Tokyo), Япония, сообщается об успехе эксперимента по воссозданию структуры иммуноглобулина М (IgM). По мнению авторов, это может стать отправной точкой в разработке новых более эффективных лекарственных препаратов в терапии целого ряда патологий, включая онкологические и неврологические заболевания.
Материалы и результаты исследования
В своей работе исследователи, применив методологию компьютеризированного анализа изображений и современную технологию визуализации на основе электронной микроскопии, верифицировали структуру белка нативного IgM, используя животные и человеческие версии указанного протеина. В настоящее время принято считать, что IgM имеет форму неправильного шестиугольника или пятиугольника с клиновидным зазором. IgM является первым протеином иммунной системы, синтезируемым у человеческого плода, и остается первым ответчиком на влияние патогенов на протяжении всей последующей жизни. Впервые структура IgM была идентифицирована в 1969 г. как пятиконечный звездный многоугольник, а в 2009 г. эти данные были уточнены описанием пятистороннего купола, или так называемой «грибной шляпки». Профессор Тору Миядзаки (Toru Miyazaki), руководитель лаборатории, в которой были проведены недавние исследования, отметил: «Первоначальная модель IgM была результатом механического изучения нескольких отдельных молекул с применением доступных в то время технологий микроскопии с низким разрешением. Теперь мы располагаем возможностями более четкой визуализации, поскольку компьютерный анализ позволяет исследовать тысячи отдельных молекул IgM».
Первичной исследовательской задачей коллектива под руководством Т. Миядзаки было изучение свойств протеина, известного как ингибитор апоптоза макрофагов (apoptosis inhibitor of macrophage — AIM). Открытие в 2018 г. новых морфологических характеристик IgM фактически стало побочным результатом основного научного проекта. Однако уточнение структурных особенностей IgM позволило исследователям соотнести эти данные с топографией неактивных форм AIM, которые расположены внутри зазора неправильного шестиугольника IgM. Такая структурная взаимосвязь между IgM и AIM, по мнению ученых, позволяет предположить, что препараты, способные регулировать высвобождение AIM, могут применяться в терапии на основе AIM. Впервые молекулярная структура AIM была описана Т. Миядзаки и соавторами в 1999 г. во время исследований в Базельском институте иммунологии (Basel Institute for Immunology), Швейцария. AIM — достаточно распространенный протеин, пребывающий, как правило, в неактивном состоянии. Активация его происходит лишь в случае развития в организме патологического процесса. Небольшие размеры протеина определяют его преимущества в фильтрации из организма почками. Поэтому статус частицы, определенным образом встроенной в структуру IgM, препятствует случайному выведению этого протеина в процессе естественной фильтрации. В настоящее время известно, что AIM играет важную роль в процессах липидного обмена и их нарушениях (например в развитии ожирения, жировой инфильтрации печени), а также при таких патологиях, как гепатоцеллюлярная карцинома, рассеянный склероз, острая почечная недостаточность.
Выводы
В заключение авторы подчеркнули, что описанная структура IgM по-прежнему представлена моделью двумерного формата. Поэтому перспективы будущих изысканий в этом направлении ученые связывают с дальнейшим компьютерным анализом и надеются вскоре сообщить о 3D-структуре IgM.
- University of Tokyo (2018) Redrawing the structure of an immune system protein. ScienceDaily, Oct. 10.
Наталья Савельева-Кулик
