Используя тщательно детализированные карты молекулярных форм и окружающих их электрических зарядов, исследователи из National Jewish Health обнаружили, как металлический бериллий вызывает смертельный иммунный ответ в легких. В выпуске журнала Cell за 3 июля 2014 г. доктор философии Джон Капплер и его коллеги показывают, как генетическая предрасположенность к заболеванию создает молекулярный карман в белке иммунной системы, который захватывает ионы бериллия и вызывает воспалительную реакцию в легких. Полученные данные впервые описывают иммунный ответ, который находится где-то между классическими формами аллергической гиперчувствительности и аутоиммунитетом.
"Иммунная система на самом деле не видит бериллий," сказал доктор. Капплер. "Бериллий изменяет форму безобидных самопептидов, так что Т-клетки распознают их как чужеродные и опасные."
Бериллий – относительно редкий металл, уникальное сочетание прочности и легкости которого делает его бесценным для различных промышленных применений, от спусковых крючков для ядерных бомб до компонентов спутников, компьютеров и сотовых телефонов. Это может вызвать заболевание, когда люди, работающие с металлом, вдыхают частицы, которые застревают в легких. Люди, у которых развивается хроническая бериллиевая болезнь, могут иметь различное течение болезни: от стабильного с приемом лекарств до прогрессирующего повреждения легких и смерти.
Не все, кто работает с металлом, заболевают. Около 85 процентов людей, у которых развивается хроническая бериллиевая болезнь, имеют белок иммунной системы, известный как HLA-DP2. Клетки по всему телу используют эту молекулу, чтобы сообщить иммунной системе, что происходит внутри них. HLA-DP2 находится на поверхности клетки, удерживая небольшие фрагменты белка, взятые изнутри клетки. Стражи иммунной системы, известные как Т-клетки, воздействуют на HLA-DP2 и его отображаемый фрагмент белка. Если фрагмент белка получен из собственных белков организма, Т-клетка игнорирует его; если это чужеродный пептид, скажем, от бактерии, вируса или другого патогена, Т-клетка подает сигнал тревоги и запускает иммунный ответ.
HLA-DP2 отличается от большинства других пептид-презентирующих белков одной аминокислотой. Доктор. Капплер и его коллеги провели серию высокодетальных генетических исследований, дифракции рентгеновских лучей, молекулярного связывания и электростатических исследований, чтобы показать, как эта единственная аминокислота может сочетаться с другими аминокислотами из HLA-DP2 и некоторыми из связанных с ним самопептидов для создания уникальный молекулярный карман, который захватывает один ион бериллия вместе с ионом натрия.
Пептиды, которые связываются с HLA-DP2, поступают из собственных тканей организма и обычно не вызывают иммунного ответа. Однако из-за того, что бериллий и натрий прочно закреплены в молекулярном кармане, эти пептиды имеют очень немного измененную форму и электрический заряд, которые бродячие Т-клетки распознают как чужеродные и опасные. Они инициируют иммунный ответ, вызывающий воспаление и рубцевание легких.
"Этот ответ напоминает аллергическую гиперчувствительность тем, что ион металла вызывает аллергическую реакцию," сказал доктор. Капплер. "Но это также напоминает аутоиммунитет тем, что иммунная система готовит атаку против собственного пептида. Это новая форма иммунного ответа, которая может привести к новым терапевтическим стратегиям лечения и профилактики заболевания."