Иммунная система человека невероятно сложна. Ученые, изучающие ее функцию, обнаружили, что группа белков, которые в течение миллиардов лет использовались бактериальными организмами в качестве защиты от патогенов, также есть у людей, в более сложных вариантах. Эти человеческие белки также помогают защитить нас от инфекционных захватчиков. Результаты показали, что некоторые компоненты нашей иммунной системы, возможно, возникли в ранних формах жизни, и в настоящее время они используются по-новому. Об исследовании было сообщено в журнале Science.
В этом исследовании ученые сосредоточились на белках, называемых газдерминами, которые участвуют в процессе, называемом пироптозом, — одном из механизмов, используемых иммунной системой для уничтожения больных или инфицированных клеток. Известно, что газдермины проделывают дыры в мембранах клеток, которые являются раковыми или инфицированы патогеном. Клетки с разорванными мембранами погибнут, и у людей из них будут вытекать молекулы, называемые цитокинами, которые вызывают воспаление и привлекают внимание иммунной системы.
«Пироптоз представляет собой один из самых быстрых способов реагирования врожденной иммунной системы на потенциальные угрозы», — объяснил соавтор первого исследования Алекс Джонсон, доктор философии из Института рака Дана-Фарбера.
Геном человека содержит шесть генов, кодирующих газдермины, которые активны на разных уровнях в разных типах клеток.
Старший автор исследования Филип Кранцуш, доктор философии, из Dana-Farber, выявил другие связи между иммунной системой человека и бактериями. Кранцуш и его коллеги обнаружили, что сигнальный путь в иммунитете человека, называемый cGAS-ЖАЛОМ, впервые возник у бактерий. Это помогает человеческому организму выявлять рак и инфекции. Затем исследователи хотели найти другие связи между «иммунными белками в клетках человека и бактерий», — сказал Кранцуш.
Бактериофаги (фаги) — это вирусы, которые заражают бактериальные клетки. Существуют кластеры бактериальных генов, называемых островками защиты от антифагов, и они помогают предотвратить заражение бактерий фагами. В этой работе исследователи проанализировали эти регионы. В ходе работы было выявлено 50 бактериальных генов, которые потенциально могут привести к образованию белков, сходных с белками газдермина млекопитающих.
Эти белки широко распространены в обычных бактериях, и они имеют структурное сходство с газодерминами млекопитающих, отметил Джонсон. Бактериальные белки примерно вдвое меньше человеческих версий, и у бактерий они являются строительными блоками, которые проделывают отверстия в мембранах, которые больше, чем те, которые сделаны в человеческих клетках. Эти бактериальные клетки просто умирают. Но у людей существует гораздо более сложный каскад последующих событий, когда происходит пироптоз; иммунная система участвует в защите организма.
Примитивная система бактерий «была адаптирована и расширена» у людей «с помощью регуляторных систем, которые позволяют нашим организмам реагировать на инфекцию или рак», — заключил Кранцуш.
