Células infectadas por un virus o portadoras de una mutación cancerígena. por ejemplo, Produce proteínas extrañas al organismo. Los péptidos antigénicos resultantes de la degradación de estas proteínas exógenas dentro de la célula son cargados por el complejo de carga de péptidos en las llamadas moléculas del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC para abreviar) y se presentan en la superficie celular. Allí, se identifican específicamente por células T-killer, lo que finalmente conduce a la eliminación de las células infectadas. Así es como nuestro sistema inmunológico nos defiende de los patógenos.

La máquina funciona con precisión atómica

El complejo de carga de péptidos asegura que las moléculas de MHC se carguen correctamente con antígenos. "El complejo de carga de péptidos es una nanomáquina biológica que tiene que trabajar con precisión atómica para protegernos de manera eficiente contra los patógenos que causan enfermedades, "dice el profesor Lars Schäfer, Responsable del grupo de investigación de Simulación Molecular del Centro de Química Teórica de RUB.

En estudios anteriores, otros equipos determinaron con éxito la estructura del complejo de carga de péptidos utilizando microscopía crioelectrónica, pero solo con una resolución de aproximadamente 0,6 a 1,0 nanómetros, es decir, no en detalle atómico. Basado en estos datos experimentales, El equipo de investigación de Schäfer en colaboración con el profesor Gunnar Schröder de Forschungszentrum Jülich ahora ha logrado crear una estructura atómica del complejo de carga de péptidos.

Explorando la estructura y la dinámica

"La estructura experimental es impresionante. Pero solo con nuestros métodos basados ​​en computadora pudimos extraer el máximo contenido de información contenida en los datos experimentales, ", explica Schröder. El modelo atómico permitió a los investigadores realizar simulaciones informáticas detalladas de dinámica molecular del complejo de carga de péptidos y, por lo tanto, estudiar no solo la estructura sino también la dinámica de la nanomáquina biológica.

Dado que el sistema simulado es extremadamente grande con sus 1,6 millones de átomos, el tiempo de computación en el Centro de Supercomputación Leibnitz en Munich ayudó considerablemente en esta tarea. "Con la computadora de alto rendimiento, pudimos pasar a la escala de tiempo de microsegundos en nuestras simulaciones. Esto reveló el papel de los grupos de azúcar unidos a la proteína para el mecanismo de carga de péptidos, que anteriormente solo se había entendido de manera incompleta, "describe el Dr. Olivier Fisette, Investigadora postdoctoral del grupo de investigación Simulación Molecular.

Intervención directa en procesos inmunes

El modelo atómico del complejo de carga de péptidos ahora facilita más estudios. Por ejemplo, algunos virus intentan engañar a nuestro sistema inmunológico desactivando selectivamente ciertos elementos del complejo de carga de péptidos. "Un objetivo factible que nos gustaría perseguir es la intervención específica en estos procesos, "concluye Schäfer.