OMAA VAI VIERASTA? - Tutkijat selvittivät immuunipuolustusjärjestelmän keskeisen mekanismin

Helsingin yliopiston tutkijat ovat yhteistyössä kanadalaistutkijoiden kanssa ratkaisseet yhden ihmisen immuunipuolustusjärjestelmän suurista arvoituksista: he löysivät mekanismin, jonka avulla immuunipuolustusjärjestelmä ensivaiheessa tunnistaa elimistöön tunkeutuneet hyökkääjät, kuten bakteerit, virukset ja parasiitit. Tämä immuunipuolustuksen tärkeä mekanismi on tähän saakka pysynyt arvoituksena, vaikka immuunipuolustusjärjestelmän keskeiset valkuaisaineet löydettiin jo yli 30 vuotta sitten.

Kun mikrobi on tunkeutunut elimistöön, sitä vastaan hyökkää ensimmäiseksi valkuaisaineista koostuva merkitsemis- ja tuhoamisjärjestelmä, jota kutsutaan komplementiksi. Komplementin ”pioneerit” merkitsevät tuhottavat vieraat kohteet, jonka jälkeen puolustussolut osaavat käydä niiden kimppuun eivätkä vahingoita elimistön omia rakenteita.

Helsingin yliopiston Haartman-instituutissa toimiva dosentti Sakari Jokirannan ja Biotekniikan instituutissa toimiva professori Adrian Goldmanin tutkimusryhmät ovat yhteistyössä kanadalaisen tutkijan David Isenmanin kanssa onnistuneet vuosien työn tuloksena selvittämään, miten komplementti tunnistaa vieraat rakenteet jo useita päiviä ennen kuin elimistöön kehittyy vasta-aineita.

— Ratkaisun avain löytyi, kun selvitimme atomitasolla kahden toisiinsa sitoutuvan ja tunnistukseen osallistuvan valkuaisaineen osien kolmiulotteisen rakenteen, Jokiranta kertoo.

Atomintarkan rakenteen selviämisen jälkeen tutkijat havaitsivat, että tunnistuksen avainmolekyyli, faktori H, sitoutuu vieraita kohteita merkitseviin C3b-molekyyleihin kahdella tavalla. Laboratoriokokeissa osoitettiin, että faktori H suojaa elimistön omia soluja sitoutumalla niiden pinnoilla oleviin C3b-molekyyleihin voimakkaalla kolmen pisteen tarttumisella. Vieraille pinnoille, kuten mikrobeihin, kiinnittyneisiin C3b-molekyyleihin H:n sitoutuminen jää vain yhden tai kahden tarttumispisteen vuoksi heikoksi. Tällöin C3b-merkitseminen lisääntyy nopeasti, jonka jälkeen vieras kohde tuhotaan tehokkaasti.

— Tämän erottelumekanismin löytyminen antaa meille keskeistä uutta tietoa immuunijärjestelmän etulinjan toimintatavasta – ja kaikki uusi tieto puolustusjärjestelmämme toiminnasta on erittäin tärkeää, kun ottaa huomioon miten keskeinen asema immuunipuolustuksella on lähes missä tahansa sairaudessa, Jokiranta toteaa.

Samalla kun tutkimustulos antoi tärkeää lisätietoa immuunijärjestelmästä, se paljasti yhden vakavan ja usein kuolemaan johtavana sairauden, atyyppisen hemolyyttis-ureemisen syndrooman (aHUS), syntytavan.

— Tämä harvinainen sairaus esiintyy useimmiten lapsilla ja voi johtua joko faktori H:n tai C3b:n geenivirheestä tai H:n toimintaa häiritsevistä vasta-aineista. Suomessa joillekin näistä potilaista on tehty yhdistetty maksan ja munuaisen siirto taudin vakavuuden vuoksi. Siten tutkimuksen tulos on merkittävä paitsi immunologisen perustutkimuksen näkökulmasta myös ainakin tätä harvinaista sairautta sairastavien potilaiden diagnostiikkaa ja hoitoa ajatellen, Jokiranta sanoo.

Lisätietoja:

Dosentti Sakari Jokiranta,

Haartman-instituutti, Helsingin yliopisto
Puh. 050 547 1184
Sähköposti: sakari.jokiranta@helsinki.fi
(lääketiede ja immunologia)

Professori Adrian Goldman
Biotekniikan instituutti, Helsingin yliopisto
Puh. 040 592 8059
Sähköposti: adrian.goldman@helsinki.fi

(rakennebiologia)

Viite:
Tommi Kajander, Markus J. Lehtinen, Satu Hyvärinen, Arnab Bhattacharjee, Elisa Leung, David E. Isenman, Seppo Meri, Adrian Goldman, and T. Sakari Jokiranta: Dual interaction of factor H with C3d and glycosaminoglycans in host–nonhost discrimination by complement. PNAS Early Edition, 2Feb, 2011.