免疫系统如何识别潜在入侵者

在最近一项研究中，Wonmuk Hwang博士等人揭示了人体免疫系统的各个成分如何发现侵入或受损的细胞的内在机制，这可能有助于新型病毒和癌症治疗方法的开发。

当病毒进入人体时，免疫系统开始运转，以寻找并摧毁入侵者。 T细胞是免疫系统的一个组成部分，它们寻找隐藏在宿主细胞中的病毒，作为针对抗原或异物的最终防御线。 T细胞探测其他细胞的表面，检查从细胞内部流出的物质，并由细胞表面上的主要组织相容性复合物（MHC）分子呈现出来。

Hwang说：“问题在于，成千上万的MHC分子中只有很少一部分能够呈递来自入侵细胞的肽段。这意味着T细胞需要大海捞针般的努力。”

研究人员最近发现，T细胞会机械性地提高其检测能力：当T细胞探测其他细胞的表面时，会产生自然的接触力。如果细胞被抗原感染，施加的力将导致T细胞受体（TCR）与MHC分子之间形成“捕捉键”，从而加强接触。在不携带特定抗原的TCR和MCH分子之间不会出现该键。

由于几乎不可能通过实验从原子细节上看到这种相互作用，因此Hwang开发了一种计算机仿真工具，可以在施加力时真实地演示和分析TCR与MHC分子之间的相互作用。

Hwang说：“只有模拟才能看到和分析负载下的分子运动。通过实验确定的蛋白质原子结构是静态快照，但是当分子移动时，基本上看不到运动。”

Hwang发现的是TCR各部分之间的运动如何控制它们与MHC分子的相互作用。当施加力时，仅当MHC分子具有匹配的抗原时才抑制运动，从而使整个复合物稳定。其他情况将拒绝与TCR互锁，并且两者之间的不断运动最终导致它们断开连接。就像锁和钥匙系统，其中锁和钥匙不断变化的形状，只有在完美匹配且在足够水平的力下，分子才能互锁。

Hwang说：“要了解这一原理如何适用于不同的T细胞受体，还需要进行进一步的研究工作。”