Биологи засняли Т-лимфоциты крупным планом — Naked Science
7 минут
Редакция

Биологи засняли Т-лимфоциты крупным планом

Группа ученых из США и Испании разработала метод, который позволяет получить трехмерную визуализацию Т-лимфоцитов в режиме реального времени.

shutterstock_183635540-lymphocytes
©Wikipedia

У млекопитающих Т-лимфоциты обеспечивают приобретенный иммунитет. Выявление новых патогенов происходит следующим образом. На первом этапе антигенпрезентирующие клетки, например макрофаги, захватывают чужеродное вещество и вместе с молекулами главного комплекса гистосовместимости представляют его Т-клеткам. С помощью Т-клеточных рецепторов (TCRs) и корецепторов (CD4, CD8) последние «ощупывают» антиген и при распознавании начинают активно делиться. Часть клонов при этом превращается в Т-киллеров и Т-хелперов, уничтожающих поврежденные клетки организма и стимулирующих врожденный иммунитет соответственно. Остальные копии, в случае наивных Т-лимфоцитов, трансформируются в Т-клетки памяти.

 

Несмотря на различные подходы к описанию этого процесса, получить трехмерную визуализацию молекулярного механизма распознавания антигена в режиме реального времени до сих пор не удавалось. Чтобы восполнить пробел, специалисты из Калифорнийского университета в Сан-Франциско, Научно-исследовательского центра прикладной экологии и других учреждений использовали технику микроскопии плоскостного освещения (LLS). Ученые вывели линию мышиных клеток, Т-лимфоциты которых несли TCRs, специфичные к овальбумину (белок, способный провоцировать иммунитет). В эксперименте in vitro на мембрану Т-клеток наносили антитела к фосфотазе CD45, необходимой для передачи сигнала с TCR, или флуоресцентный белок, после чего обрабатывали лимфоциты овальбумином.

 

Динамика микроворсинок Т-лимфоцита (B) и схема распознавания антигена (A, C). Стрелкой на нижних рисунках указана микроворсинка, стабилизированная после успешного распознавания / ©En Cai et al., Science, 2017

 

Дифракционный предел разрешения при визуализации реакции составил 0,22–0,44 герца. Оказалось, что движения микроворсинок лимфоцитов подчиняются фрактальной геометрии: в фоном режиме они совершают волнообразные перемещения вдоль поперечной плоскости со средней скоростью порядка 5,2 ± 0,4 микрометра в минуту. С интервалом в 10–15 секунд, активность микроворсинок снижается и вновь возрастает, при этом на длительном отрезке времени они совершают равномерные взаимопроникновения по типу субдиффузии. Расчеты показали, что, несмотря на видимую хаотичность, «ощупывание» антигена (при его распознавании микроворсинки «застывают») происходит последовательно. Так, за минуту лимфоциту удавалось «осмотреть» 98 процентов мембраны антигенпрезентирующей клетки.

 

Чтобы повторить процесс в режиме реального времени и рассмотреть отдельные TCRs, авторы пометили бислой, имитирующий мембрану антигенпрезентирующей клетки, квантовыми точками на основе флуоресцентного пигмента родамина. Поскольку диаметр последних (около 16 нанометров) превышал размер точек соприкосновения, ученые могли проследить за последовательной активацией микроворсинок по «дырам» в бислое. В этом случае для наблюдений использовался флуоресцентный микроскоп полного внутреннего отражения (TIRF), а новая техника получила название «микроскопии синаптического картографирования с квантовыми точками» (quantum dot–enabled synaptic contact mapping, SCM).

 

По мнению группы, особенности распознавания антигенов, которые позволил изучить описанный подход, отвечают потребностям организма. В частности, быстрые фракталоподобные движения микроворсинок необходимы для выживания. В каждый момент времени тело содержит всего порядка 100 Т-лимфоцитов, которые выявляют антигены в различных частях организма. «При первых признаках чужеродного элемента иммунной системе действительно нужно играть на опережение. Если одна Т-клетка не сумеет распознать вирус, у патогена будут часы, прежде чем это сделает другой лимфоцит, и он успеет создать десятки тысяч своих копий», — сообщил соавтор работы Мэттью Круммель (Matthew Krummel).

 

Статья опубликована в журнале Science.

 

Движения микроворсинок Т-клетки / ©Krummel Lab

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 09:31
5 минут
Сергей Васильев

Микроскоп с высокоскоростной камерой и компьютерное моделирование показали, что сперматозоиды плавают не за счет боковых движений хвоста, а быстро вращаясь всем телом.

Сегодня, 11:44
6 минут
Денис Гордеев

Соседняя планета, скорее всего, была покрыта толстым слоем льда, что в корне противоречит принятым ныне концепциям.

Позавчера, 14:19
6 минут
Мария Кривоченко

Это крупнейшее исследование ДНК людей, живущих в Северной и Южной Америке. Оно показывает, откуда в США появились рабы, и раскрывает детали жестокого обращения с ними.

Позавчера, 09:31
5 минут
Сергей Васильев

Микроскоп с высокоскоростной камерой и компьютерное моделирование показали, что сперматозоиды плавают не за счет боковых движений хвоста, а быстро вращаясь всем телом.

2 августа
2 минуты
Илья Ведмеденко

Сегодня, в 20:00 (мск), должен состояться 150-метровый «прыжок» демонстратора технологий космического корабля Starship. Трансляцию вы сможете посмотреть на нашем сайте.

2 августа
35 минут
Александр Березин

На планете разворачивается новая лунная гонка. Российская космическая отрасль пытается обозначить участие в ней, патентуя многопусковой полет к спутнику Земли. Очевидно, что это лишь суррогат сверхтяжелых ракет, которых мы пока не строим. США, напротив, активно разрабатывают сразу два сверхтяжа – но и там не все гладко. Их лунная программа может испытать сильнейший удар в ближайший год. Скептики считают, что усилия всех участников гонки бесполезны. Мол, пилотируемые полеты к другим небесным телам не нужны, ибо дороги. Автоматы смогут все сделать намного дешевле. На деле лунная программа, как мы покажем ниже, не дороже полетов к МКС. Да и автоматы не дадут нам ничего подобного результатам пилотируемой лунной экспедиции. Попробуем разобраться почему.

6 июля
5 минут
Мария Азарова

Ученые, работающие с крупнейшим в мире радиотелескопом, сообщили об обнаружении эмиссии нейтрального водорода, исходящей от объектов за пределами нашей Галактики.

22 июля
66 минут
Александр Березин

С 2064 года численность людей начнет сокращаться — и этот процесс может быть необратим. Один из авторов соответствующей научной работы прямо указывает: если ничего не изменится, через несколько веков человечество вымрет. Однако есть вещи и похуже вымирания. Куда вероятнее иной сценарий: мир будет заселен теми, кто сможет размножаться в новых культурных условиях. К сожалению, значительная часть современных европейцев, американцев и, возможно, других народов будут вытеснены с первых страниц истории. Вдобавок те, кто победят в этой непростой борьбе, нам, сегодняшнему населению Земли, могут сильно не понравиться. Попробуем разобраться почему.

10 июля
7 минут
Мария Кривоченко

Биологи выяснили, какое воздействие оказывают радиоволны на эмбрионы рыб. Оказалось, они существенно не влияют на уровень смертности, морфологию и реакцию на свет, но немного подавляют сенсомоторные функции. Как это скажется на взрослых особях, еще предстоит выяснить.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: