El descubrimiento de una estructura proteica peculiar y la búsqueda para confirmarla ha llevado a la descripción de grupos de receptores que interactúan en las células asesinas naturales (NK). El estudio realizado por el equipo de investigación del Dr. Ondřej Vaněk del Departamento de Bioquímica de la Facultad de Ciencias de la Universidad Charles y sus colegas del Instituto de Biotecnología de la Academia Checa de Ciencias en el centro BIOCEV se publicó recientemente en la revista Comunicaciones de la Naturaleza .

El Laboratorio de Bioquímica Estructural de Reconocimiento Inmune, dirigido por el Dr. Ondřej Vaněk, produjo una historia emocionante. Todo comenzó hace unos años con la observación de una estructura proteica inesperada de un receptor y terminó con una descripción detallada de estructuras e interacciones específicas del sistema inmunitario.

"Estamos interesados ​​en cómo las células del sistema inmunitario reconocen si otras células de nuestro cuerpo están sanas o no", explica el Dr. Vaněk. Su equipo de investigación se enfoca principalmente en las células NK, que son parte de la inmunidad innata, y si detectan que otra célula del cuerpo no está sana, pueden eliminarla rápidamente. La inmunología estructural aquí busca descubrir cómo los receptores en la superficie de las células inmunitarias reconocen las proteínas (u otras estructuras) en la superficie de otra célula. "Estas proteínas le dicen a la célula NK si todo está bien o no. Lo que termina sucediendo no es solo la interacción de dos proteínas, sino la interacción de una serie de interacciones y, en última instancia, prevalecerá una señal inhibidora o activadora, ", explica el Dr. Vaněk.

El estudio recién publicado se centra en dos proteínas y su interacción. Uno de ellos es un receptor en las células NK, llamado NKR-P1. Este receptor es interesante porque sirve como uno de los principales marcadores de superficie por los que se pueden definir las células NK, aunque su estructura se desconocía hasta el momento. El receptor NKR-P1 también se encuentra en la superficie de algunas subpoblaciones específicas de linfocitos T, que están implicados en varias enfermedades autoinmunes. En este contexto, sin embargo, su acción aún no está bien caracterizada, probablemente cambiando de puramente inhibitoria a coestimuladora y contribuyendo así al desarrollo de estas enfermedades.

La segunda proteína en la que se centra el estudio es el ligando del receptor NKR-P1, la proteína llamada LLT1. Esta proteína normalmente se encuentra en otras células del sistema inmunitario y, como describe el Dr. Vaněk, "cuando las células interactúan y tocan la superficie de las demás, les hace decir que se conocen y que todo está bien". Sin embargo, los últimos quince años de investigación han evidenciado que en muchos casos de cáncer, la proteína LLT1 se expresa en la superficie de las células cancerosas, donde sirve para inhibir la respuesta inmune. El Dr. Vaněk agrega:"Desafortunadamente, cuanto peor es el tipo de tumor, mayor es la expresión superficial de la proteína LLT1". Él y sus colegas fueron los primeros en describir la estructura de LLT1 en 2015.

Este artículo describe las dos proteínas y su interacción en muchos niveles, desde la estructura atómica hasta el nivel celular. El equipo de investigación primero produjo las proteínas, las cristalizó y resolvió la estructura de su complejo.

"El resultado fue bastante inesperado e interesante. Uno se pregunta en ese momento si esto es solo un artefacto del cristal o si tal estructura realmente existe en la superficie celular", observa el Dr. Vaněk. El siguiente paso bastante complejo de la investigación fue la microscopía de superresolución, y las siguientes fases del estudio se llevaron a cabo en la superficie celular y en las células NK vivas aisladas de la sangre de un donante. Al combinar varios métodos, el equipo de investigación verificó observaciones previas en la estructura cristalina del complejo de ambas proteínas y describió las consecuencias funcionales resultantes:en qué condiciones deben cumplir las proteínas NKR-P1 y LLT1 para producir una señal inhibitoria.

Tanto el receptor NKR-P1 como su ligando LLT1 son homodímeros, es decir, siempre forman pares de dos cadenas idénticas en la superficie celular, conectadas por enlaces disulfuro. Hasta ahora, la idea ha sido que cuando las dos proteínas interactúan, un dímero del receptor se une a un dímero del ligando. Sin embargo, gracias a la estructura cristalina del complejo NKR-P1 con LLT1, sabemos que esto no es cierto:la mitad del dímero del receptor interactúa con la mitad del dímero del ligando, lo que permite la formación de grupos de unión de estas moléculas en la superficie de la célula NK cuando interactúa con la célula diana.

Fueron necesarios varios años de investigación para probar esta hipótesis desde el nivel atómico hasta el celular. La afinidad de las proteínas estudiadas es muy débil, y solo a través de la agrupación se vuelve lo suficientemente fuerte como para que la célula NK detecte la señal inhibidora. La necesidad de que se encuentren múltiples moléculas es, por lo tanto, una especie de protección evolutiva contra estímulos innecesarios o falsos, y gracias al nuevo estudio, podemos ver exactamente cómo funciona esta interacción a nivel estructural. Esto puede ayudar a diseñar proteínas terapéuticas que podrían influir de manera deseable en la interacción entre el sistema inmunitario y las células cancerosas.

El estudio fue realizado por el equipo del Dr. Ondřej Vaněk en la Facultad de Ciencias de la Universidad Charles en colaboración con el equipo del Dr. Jan Dohnálek ​​del Instituto de Biotecnología de la Academia Checa de Ciencias (BIOCEV), quien participó principalmente en el análisis estructurales. Dos investigadores de la Universidad de Oxford también contribuyeron significativamente a la investigación, realizando mediciones de cristalización y difracción de rayos X.

"Several generations of students from our lab have been involved in this study, and the first author, Jan Bláha, did his Ph.D. on this research. Gradually, we learned more and more methods, and the students advanced a lot. Some 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." + Explora más

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