Покраснение, отек и боль являются признаками воспаления. Он служит для защиты организма от болезнетворных микроорганизмов и чужеродных веществ. Исследователям из Боннского и Кельнского университетов удалось показать, что воспалительные реакции важного сенсорного белка протекают в определенном пространственном направлении. Это открытие потенциально может остановить воспаление на «растущем конце» и, таким образом, остановить хронические воспалительные заболевания. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.
Бактерии или вирусы, атакующие живые клетки или другие инородные вещества, активируют датчик с аббревиатурой NLRP3. «Отложения белка в головном мозге, характерные для болезни Альцгеймера, так называемые амилоидные β-бляшки, также могут приводить в движение NLRP3», — говорит профессор д-р Матиас Гейер из Института структурной биологии Университетской больницы Бонна. ссылаясь на более ранние исследования. Как показывают эти предыдущие исследования, эта реакция все больше подпитывается: воспалительная реакция, запускаемая NLRP3, способствует дальнейшему отложению амилоидных β-бляшек и вносит значительный вклад в процесс заболевания.
После активации несколько белков NLRP3 прикрепляются друг к другу и таким образом образуют ядро нитевидной структуры, в которой собирается все больше и больше белков. «Реакция начинается, как только появляется около дюжины молекул NLRP3», — сообщает Гейер. Теоретически бесконечное количество молекул NLRP3 может соединяться вместе и расширять нитевидную структуру, научно называемую «филаментом». Инга Хоххайзер из группы профессора Гейера смогла показать направление, в котором эта нить растет и продолжает расширяться. «Мы смогли получить эти данные с помощью криоэлектронной микроскопии. Этот метод позволяет наблюдать белковые молекулы с увеличением до 80 000 раз и, таким образом, делает их видимыми напрямую», — говорит Хоххайзер.
«Неподвижное изображение» нитевидной структуры под микроскопом
Крошечными шагами ученый высыпал NLRP3, выделенный из клеток, на носитель для образцов и мгновенно заморозил эту смесь. Это дало исследователям своего рода неподвижное изображение под криоэлектронным микроскопом. Таким образом, была визуализирована возникающая нитевидная структура молекул NLRP3, расположенных бок о бок.
«Эти отдельные изображения позволили понять, как удлиняются нити, как в фильме», — говорит Хоххайзер. Поскольку молекулы по-разному падают на носитель образца при дождевании, их можно увидеть под микроскопом с разных точек зрения. Эти разные виды можно комбинировать на компьютере для создания трехмерного изображения. Результаты показали, что нити формируются только в одном направлении. «Это позволило нам визуализировать часть воспалительного аппарата и буквально прочитать направление роста», — говорит профессор Гейер.
« Техническая задача заключалась в том, чтобы найти переходы в нитевидных структурах и сделать их видимыми на изображении», — говорит профессор доктор Эльмар Берманн из Института биохимии Кельнского университета. «Новые результаты теперь позволяют нам нацеливаться на растущий конец воспалительной реакции с помощью антител или лекарств», — объясняет Хоххайзер. Это приближает исследователей к их цели остановить дальнейшее наращивание воспалительного аппарата и, таким образом, противодействовать хроническому воспалению.
