A descoberta de uma estrutura proteica peculiar e a busca para confirmá-la levaram à descrição de agrupamentos de receptores interagindo em células natural killer (NK). O estudo da equipe de pesquisa do Dr. Ondřej Vaněk do Departamento de Bioquímica da Faculdade de Ciências da Universidade Charles e seus colegas do Instituto de Biotecnologia da Academia Tcheca de Ciências no centro BIOCEV foi publicado recentemente na revista Comunicação da Natureza .
O Laboratório de Bioquímica Estrutural de Reconhecimento Imunológico, liderado pelo Dr. Ondřej Vaněk, produziu uma história emocionante. Tudo começou há alguns anos com a observação de uma estrutura proteica inesperada de um receptor e terminou com uma descrição detalhada de estruturas e interações específicas do sistema imunológico.

"Estamos interessados ​​em como as células do sistema imunológico reconhecem se outras células do nosso corpo são saudáveis ​​ou não", explica o Dr. Vaněk. Sua equipe de pesquisa se concentra principalmente nas células NK, que fazem parte da imunidade inata, e se sentirem que outra célula do corpo não está saudável, podem eliminá-la rapidamente. A imunologia estrutural aqui procura descobrir como os receptores na superfície das células imunes reconhecem proteínas (ou outras estruturas) na superfície de outra célula. "Essas proteínas dizem à célula NK se tudo está bem ou não. O que acaba acontecendo não é apenas a interação de duas proteínas, mas é a interação de várias interações e, finalmente, um sinal inibitório ou ativador prevalecerá, " Dr. Vaněk explica.

O estudo recém publicado concentra-se em duas proteínas e sua interação. Um deles é um receptor nas células NK, chamado NKR-P1. Esse receptor é interessante porque serve como um dos principais marcadores de superfície pelos quais as células NK podem ser definidas, embora sua estrutura seja desconhecida até agora. O receptor NKR-P1 também é encontrado na superfície de algumas subpopulações específicas de linfócitos T, que estão implicados em várias doenças autoimunes. Nesse contexto, entretanto, sua ação ainda não está bem caracterizada, provavelmente passando de puramente inibitória para coestimuladora e, assim, contribuindo para o desenvolvimento dessas doenças.

A segunda proteína em que o estudo se concentra é o ligante do receptor NKR-P1, a proteína chamada LLT1. Essa proteína é normalmente encontrada em outras células do sistema imunológico e, como o Dr. Vaněk descreve, "quando as células interagem e tocam a superfície umas das outras, isso as faz dizer que se conhecem e está tudo bem". No entanto, os últimos quinze anos de pesquisa evidenciaram que em muitos casos de câncer, a proteína LLT1 é expressa na superfície das células cancerígenas, onde serve para inibir a resposta imune. Dr. Vaněk acrescenta:"Infelizmente, quanto pior o tipo de tumor, maior a expressão de superfície da proteína LLT1." Ele e seus colegas foram os primeiros a descrever a estrutura do LLT1 em 2015.

Este artigo descreve as duas proteínas e sua interação em vários níveis, desde a estrutura atômica até o nível celular. A equipe de pesquisa primeiro produziu as proteínas, cristalizou-as e resolveu a estrutura de seu complexo.

"O resultado foi bastante inesperado e interessante. Nesse momento, nos perguntamos se isso é apenas um artefato do cristal ou se tal estrutura realmente existe na superfície da célula", observa o Dr. Vaněk. O próximo passo bastante complexo da pesquisa foi a microscopia de super-resolução, e as fases seguintes do estudo foram realizadas na superfície celular e células NK vivas isoladas do sangue do doador. Ao combinar vários métodos, a equipe de pesquisa verificou observações anteriores na estrutura cristalina do complexo de ambas as proteínas e descreveu as consequências funcionais resultantes – sob quais condições as proteínas NKR-P1 e LLT1 devem se encontrar para produzir um sinal inibitório.

Tanto o receptor NKR-P1 quanto seu ligante LLT1 são homodímeros, ou seja, sempre formam pares de duas cadeias idênticas na superfície celular, conectadas por pontes dissulfeto. Até agora, a ideia era que, quando as duas proteínas interagem, um dímero do receptor se liga a um dímero do ligante. No entanto, graças à estrutura cristalina do complexo NKR-P1 com LLT1, sabemos que isso não é verdade:metade do dímero receptor interage com metade do dímero ligante, permitindo a formação de aglomerados de ligação dessas moléculas na superfície do a célula NK quando esta interage com a célula alvo.

Foram necessários vários anos de pesquisa para testar essa hipótese do nível atômico ao celular. A afinidade das proteínas estudadas é muito fraca, e é somente através do agrupamento que ela se torna forte o suficiente para a célula NK sentir o sinal inibitório. A necessidade de várias moléculas se encontrarem é, portanto, uma espécie de proteção evolutiva contra estímulos desnecessários ou falsos e, graças ao novo estudo, podemos ver exatamente como essa interação funciona no nível estrutural. Isso pode ajudar a projetar proteínas terapêuticas que poderiam influenciar a interação entre o sistema imunológico e as células cancerígenas.

O estudo foi realizado pela equipe do Dr. Ondřej Vaněk na Faculdade de Ciências da Universidade Charles em colaboração com a equipe do Dr. Jan Dohnálek ​​do Instituto de Biotecnologia da Academia Tcheca de Ciências (BIOCEV), que esteve envolvido principalmente na análises estruturais. Dois pesquisadores da Universidade de Oxford também contribuíram significativamente para a pesquisa, realizando medições de cristalização e difração de raios-X.

"Várias gerações de alunos do nosso laboratório estiveram envolvidos neste estudo, e o primeiro autor, Jan Bláha, fez seu doutorado nesta pesquisa. Gradualmente, aprendemos mais e mais métodos, e os alunos avançaram muito. Alguns of them are now working at some of the best European research institutes," Dr. Vaněk explains.

Jan Bláha, the first author of the study and now a postdoctoral fellow at EMBL Hamburg, says, "The most interesting thing for me while working on this project was discovering new insights in relatively common data that led us to more complex experiments. I learned not to be afraid to follow my own crazy ideas as long as they are based on the data. I have come to understand that many of the world's experts are only human, and the most passionate ones are playful and willing to help with any crazy scientific idea." + Explorar mais

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