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杏耀亚洲最高占成:科学家首次发现:特殊T细胞会用“超级炸弹”轰炸靶细胞,从而杀死危险异类

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 Evelyn Zhang ? 2020-05-11 15:48:17 来源:前瞻网 E3889G0
本文来源:http://www.bo636.com/www_duwenzhang_com/

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我们免疫系统的杀伤性T细胞成为了一大“病毒攻击能手”。它们破坏了受感染和患癌的细胞,而最新发表在《科学》(Science)上的一项研究,又揭示了有关其工作方式的新细节——这些细胞,竟然会用装有致命化学物质的蛋白质“炸弹”(bombs)轰炸它们的靶标。

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明尼苏达大学医学院的免疫学家戴维·马索普斯特(David Masopust)等人已经破解了细胞毒性T细胞(CTL)杀伤靶细胞的详细过程。他们表示,这项研究“显然是在完善我们对这些免疫细胞如何清除危险细胞的认识方面的重要一步”。

T细胞“超级炸弹”杀死危险异类

杀伤性T细胞,也称为细胞毒性T细胞(CTL),其最重要的武器之一是穿孔素(perforin),一种刺穿靶细胞外膜的蛋白质。然后,同样由T细胞释放的称为粒酶(granzymes)的酶,会涌入并引发目标受害者“自杀”。

不过,杀伤性T细胞是仅喷出颗粒酶和穿孔素这些活性物质,还是依靠特殊的结构将致死分子转运至靶细胞?这点尚不清楚。

为了找到答案,牛津大学的免疫学家迈克尔·达斯汀(Michael Dustin)及其同事追踪了攻击这些杀伤性T细胞时溢出的分子。他们使用荧光标记了杀伤性T细胞中的颗粒酶,和分泌溶酶体里的糖蛋白。

研究结果表明,这些细胞将这些分子“包装”到了被团队称为“超分子攻击颗粒”(SMAP)的容器中。通过分析这些炸弹的有效载荷,科学家们发现SMAPs不仅包含了穿孔素和颗粒酶,还包含了280多种其他蛋白质。

为了更仔细地研究SMAP的结构,研究人员转向一种称为“直接随机光学重建显微镜”(direct stochastic optical reconstruction microscopy,DSORM)的超分辨率成像,该技术可以透视和查明单个分子。细胞释放出一些类型的小颗粒,这些小颗粒包裹在脂质中,但是SMAP具有稳定的糖蛋白外壳,并在其核心中带有颗粒酶、穿孔素和关键的血小板反应蛋白(TSP-1)。

电镜显示,SMAP呈环状,平均直径120nm,表面有一个糖蛋白外壳包裹。平均每个免疫突触内会形成27个SMAP。

CTL杀死靶细胞的过程,研究的已经不少了:CTL四处巡游找到靶细胞,跟靶细胞接触形成免疫突触,从分泌溶酶体里释放穿孔素和颗粒酶。穿孔素在靶细胞上打孔,颗粒酶从打好的孔进入靶细胞,启动多种细胞凋亡途径诱导细胞凋亡。但研究人员还总结说,杀手T细胞不仅释放了穿孔素和颗粒酶,还形成了一个复杂的容器来运送它们。

为了模拟杀伤性T细胞与其受害者之间的相互作用,Dustin和他的团队又将T细胞置于脂质的双层结构上,该脂质类似于包裹细胞的膜。SMAP迅速出现在膜上,表明T细胞在“开阀”后开始放电。

当研究人员将杀伤性T细胞从表面拔出时,一些SMAP仍然留在后面。研究小组报告说,就像分子“炸弹”一样,它们可以保持自身攻击杀死细胞的活性长达1天之久。

Dustin说,最早可以追溯到1980年代的研究可能已经发现了SMAP的迹象,但是直到最近,研究人员还没有使用成像技术来探测其结构。

而该研究发现,CTL的细胞毒性物质——穿孔素和颗粒酶,并非直接被释放到靶细胞周围,而是互相结合,组装成一个超分子攻击粒子(SMAP),释放到靶细胞细胞膜上。

卡尔加里大学的免疫学家克里斯托弗·莫迪(Christopher Mody)说,该论文因“穿孔蛋白和颗粒酶如何在靶细胞膜上融合”而“提出了一个新的范例”,值得赞扬。但是,他告诫说,作者尚未证明杀伤性T细胞是先产生然后释放SMAP,还是释放组分,然后在靶标处组装成SMAP。

Dustin说,SMAP的复杂内容表明它们可能还具有其他功能。例如,这些颗粒包含吸引??免疫细胞并控制其行为的分子,这暗示着交流可能是其作用之一。达斯汀说:“我们知道他们对杀死(某些感染和癌细胞)很重要,但我们怀疑这还不止于此。”

编译/前瞻经济学人APP资讯组

参考来源:/www_sciencemag_org/news/2020/05/immune-cells-blast-infections-and-cancer-protein-bombs

/science_sciencemag_org/content/early/2020/05/06/science.aay9207

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