巨型纳米机器有助于免疫系统

例如,被病毒感染或带有致癌突变的细胞会产生对人体异源的蛋白质。由细胞内这些外源蛋白质降解产生的抗原性肽通过肽加载复合物加载到所谓的主要组织相容性复合物分子(简称MHC)上,并呈现在细胞表面。在那里,它们被T杀伤细胞特异性鉴定,最终导致被感染细胞的消除。这就是我们的免疫系统保护我们免受病原体侵害的方式。

机器以原子精度运行

肽加载复合物可确保MHC分子正确加载抗原。RUB理论化学中心分子模拟研究组负责人LarsSchäfer教授说:“加载肽的复合物是一种生物纳米机器,必须以原子精度工作,才能有效地保护我们免受引起疾病的病原体的侵害。” 。

在以前的研究中,其他团队使用冷冻电子显微镜成功地确定了多肽负载复合物的结构,但分辨率只有约0.6至1.0纳米,即原子细节上没有。基于这些实验数据,Schäfer的研究团队与来自ForschungszentrumJülich的GunnarSchröder教授合作,现已成功创建了多肽加载复合物的原子结构。

探索结构和动力学

“实验结构令人印象深刻。但是只有通过基于计算机的方法,我们才能提取实验数据中包含的最大信息量,”Schröder解释说。原子模型使研究人员能够对载肽复合物进行详细的分子动力学计算机模拟,从而不仅研究生物纳米机器的结构,而且研究其动力学。

由于模拟系统非常庞大,拥有160万个原子,慕尼黑莱布尼茨超级计算中心的计算时间极大地帮助了这一任务。“使用高性能计算机,我们能够在模拟中进入微秒级的时间范围。这揭示了糖基团与蛋白质的结合对于肽加载机制的作用,而以前只是不完全了解,”概述Olivier Fisette博士,分子模拟研究小组的博士后研究员。

直接干预免疫过程

肽负载复合物的原子模型现在促进了进一步的研究。例如,某些病毒试图通过选择性关闭载肽复合物的某些元素来欺骗我们的免疫系统。“我们想要追求的一个可行目标是对这些过程进行有针对性的干预,”Schäfer总结道。

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