巨型纳米机器有助于免疫系统

例如，被病毒感染或携带致癌突变的细胞会产生对身体来说外来的蛋白质。这些外源性蛋白质在细胞内降解产生的抗原肽由肽负载复合物加载到所谓的主要组织相容性复合物分子(简称 MHC)上并呈现在细胞表面。在那里，它们被 T 杀伤细胞特异性识别，最终导致消除受感染的细胞。这就是我们的免疫系统如何保护我们免受病原体侵害。

机器以原子精度运行

肽装载复合物确保 MHC 分子正确装载抗原。“载肽复合物是一种生物纳米机器，必须以原子精度工作，以有效地保护我们免受引起疾病的病原体的侵害，”俄罗斯联邦大学理论化学中心分子模拟研究小组负责人 Lars Schäfer 教授说.

在之前的研究中，其他团队使用冷冻电子显微镜成功地确定了肽负载复合物的结构，但分辨率仅为约 0.6 至 1.0 纳米，即没有原子细节。基于这些实验数据，Schäfer 的研究团队与 Forschungszentrum Jülich 的 Gunnar Schröder 教授合作，现已成功创建了肽负载复合物的原子结构。

探索结构和动力学

“实验结构令人印象深刻。但只有使用我们基于计算机的方法，我们才能提取实验数据中包含的最大信息内容，”施罗德解释说。原子模型使研究人员能够对载肽复合物进行详细的分子动力学计算机模拟，从而不仅可以研究生物纳米机器的结构，还可以研究其动力学。

由于模拟系统非常大，有 160 万个原子，慕尼黑莱布尼茨超级计算中心的计算时间对这项任务有很大帮助。“使用高性能计算机，我们能够在我们的模拟中将时间尺度推入微秒级。这揭示了与蛋白质结合的糖基在肽加载机制中的作用，这在以前只是不完全了解，”概述道Olivier Fisette 博士，分子模拟研究组的博士后研究员。

肽负载复合物的原子模型现在有助于进一步研究。例如，一些病毒试图通过选择性地关闭载肽复合物的某些元素来欺骗我们的免疫系统。“我们想要追求的一个可行目标是对这些过程进行有针对性的干预，”Schäfer 总结道。

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