La scoperta di una peculiare struttura proteica e la ricerca per confermarla ha portato alla descrizione di gruppi di recettori interagenti sulle cellule natural killer (NK). È stato recentemente pubblicato sulla rivista Comunicazioni sulla natura .

Il Laboratorio di Biochimica Strutturale del Riconoscimento Immunitario, guidato dal Dr. Ondřej Vaněk, ha prodotto una storia emozionante. Tutto è iniziato alcuni anni fa con l'osservazione di un'inaspettata struttura proteica di un recettore e si è concluso con una descrizione dettagliata di specifiche strutture e interazioni del sistema immunitario.

"Siamo interessati al modo in cui le cellule del sistema immunitario riconoscono se altre cellule del nostro corpo sono sane o malsane", spiega il dott. Vaněk. Il suo team di ricerca si concentra principalmente sulle cellule NK, che fanno parte dell'immunità innata, e se percepiscono che un'altra cellula del corpo non è sana, possono eliminarla rapidamente. L'immunologia strutturale qui cerca di scoprire come i recettori sulla superficie delle cellule immunitarie riconoscono le proteine ​​(o altre strutture) sulla superficie di un'altra cellula. "Queste proteine ​​dicono alla cellula NK se tutto va bene o meno. Ciò che finisce per accadere non è solo l'interazione di due proteine, ma è l'interazione di una serie di interazioni, e alla fine prevarrà un segnale inibitorio o attivante, " spiega il dottor Vaněk.

Lo studio appena pubblicato si concentra su due proteine ​​e sulla loro interazione. Uno di questi è un recettore sulle cellule NK, chiamato NKR-P1. Questo recettore è interessante perché funge da uno dei principali marcatori di superficie con cui è possibile definire le cellule NK, sebbene la sua struttura sia stata fino ad ora sconosciuta. Il recettore NKR-P1 si trova anche sulla superficie di alcune sottopopolazioni specifiche di linfociti T, che sono implicati in diverse malattie autoimmuni. In questo contesto, tuttavia, la sua azione non è ancora ben caratterizzata, passando probabilmente da puramente inibitoria a co-stimolatoria e contribuendo così allo sviluppo di queste malattie.

La seconda proteina su cui si concentra lo studio è il ligando del recettore NKR-P1, la proteina chiamata LLT1. Questa proteina si trova normalmente su altre cellule del sistema immunitario e, come descrive il Dr. Vaněk, "Quando le cellule interagiscono e si toccano la superficie l'una dell'altra, fa loro dire che si conoscono l'una dell'altra e che va tutto bene". Tuttavia, gli ultimi quindici anni di ricerca hanno evidenziato che in molti casi di cancro, la proteina LLT1 è espressa sulla superficie delle cellule tumorali, dove serve ad inibire la risposta immunitaria. Il Dr. Vaněk aggiunge:"Purtroppo, peggiore è il tipo di tumore, maggiore è l'espressione superficiale della proteina LLT1". Lui ei suoi colleghi sono stati i primi a descrivere la struttura di LLT1 nel 2015.

Questo articolo descrive le due proteine ​​e la loro interazione a molti livelli, dalla struttura atomica al livello cellulare. Il team di ricerca ha prima prodotto le proteine, le ha cristallizzate e ha risolto la struttura del loro complesso.

"Il risultato è stato piuttosto inaspettato e interessante. Ci si chiede in quel momento se questo sia solo un artefatto del cristallo o se una tale struttura esista davvero sulla superficie cellulare", osserva il dott. Vaněk. La fase successiva piuttosto complessa della ricerca è stata la microscopia a super risoluzione e le fasi successive dello studio sono state eseguite sulla superficie cellulare e sulle cellule NK vive isolate dal sangue del donatore. Combinando diversi metodi, il team di ricerca ha verificato le precedenti osservazioni nella struttura cristallina del complesso di entrambe le proteine ​​e ha descritto le conseguenze funzionali risultanti:in quali condizioni le proteine ​​NKR-P1 e LLT1 devono incontrarsi per produrre un segnale inibitorio.

Sia il recettore NKR-P1 che il suo ligando LLT1 sono omodimeri, cioè formano sempre coppie di due catene identiche sulla superficie cellulare, collegate da legami disolfuro. Finora, l'idea era che quando le due proteine ​​interagiscono, un dimero del recettore lega un dimero del ligando. Tuttavia, grazie alla struttura cristallina del complesso NKR-P1 con LLT1, sappiamo che questo non è vero:metà del dimero del recettore interagisce con metà del dimero del ligando, consentendo la formazione di cluster di legame di queste molecole sulla superficie di la cellula NK quando interagisce con la cellula bersaglio.

Ci sono voluti diversi anni di ricerca per testare questa ipotesi dal livello atomico a quello cellulare. L'affinità delle proteine ​​studiate è molto debole ed è solo attraverso il raggruppamento che diventa abbastanza forte da consentire alla cellula NK di percepire il segnale inibitorio. La necessità che più molecole si incontrino è quindi una sorta di protezione evolutiva contro stimoli non necessari o falsi e, grazie al nuovo studio, possiamo vedere esattamente come funziona questa interazione a livello strutturale. Questo può aiutare a progettare proteine ​​terapeutiche che potrebbero influenzare in modo desiderabile l'interazione tra il sistema immunitario e le cellule tumorali.

Lo studio è stato condotto dal team del Dr. Ondřej Vaněk presso la Facoltà di Scienze dell'Università Carlo in collaborazione con il team del Dr. Jan Dohnálek ​​dell'Istituto di Biotecnologia dell'Accademia Ceca delle Scienze (BIOCEV), che è stato principalmente coinvolto nel analisi strutturali. Anche due ricercatori dell'Università di Oxford hanno contribuito in modo significativo alla ricerca, effettuando misurazioni della cristallizzazione e della diffrazione dei raggi X.

"Diverse generazioni di studenti del nostro laboratorio sono state coinvolte in questo studio e il primo autore, Jan Bláha, ha svolto il suo dottorato di ricerca su questa ricerca. A poco a poco, abbiamo imparato sempre più metodi e gli studenti sono avanzati molto. Alcuni di loro ora lavorano in alcuni dei migliori istituti di ricerca europei", spiega il dott. Vaněk.

Jan Bláha, il primo autore dello studio e ora borsista post-dottorato presso l'EMBL di Amburgo, afferma:"La cosa più interessante per me mentre lavoravo a questo progetto è stata scoprire nuove intuizioni in dati relativamente comuni che ci hanno portato a esperimenti più complessi. Ho imparato di non aver paura di seguire le mie pazze idee fintanto che sono basate sui dati. Sono arrivato a capire che molti degli esperti mondiali sono solo umani e i più appassionati sono giocosi e disposti ad aiutare con qualsiasi follia scientifica idea." + Esplora ulteriormente

Sistema immunitario:prima immagine del recettore dei linfociti T legato all'antigene a risoluzione atomica