在一項(xiàng)新的研究中，來自日本東京大學(xué)的研究人員通過利用計(jì)算機(jī)圖像分析和現(xiàn)代的電子顯微鏡成像揭示了一種至關(guān)重要的稱為免疫球蛋白M（IgM）的免疫蛋白的結(jié)構(gòu)，從而為未來開發(fā)出針對從癌癥到神經(jīng)系統(tǒng)疾病的一系列疾病的更加有效的藥物提供了可能性。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2018年10月10日的Science Advances期刊上，論文標(biāo)題為“The IgM pentamer is an asymmetric pentagon with an open groove that binds the AIM protein”。論文通信作者為東京大學(xué)的Toru Miyazaki和Satoko Arai。

圖片來自Science Advances, doi:10.1126/sciadv.aau1199。

IgM是免疫系統(tǒng)的一個(gè)重要的組成部分。這些研究人員利用IgM的人類版本和小鼠版本對天然的IgM的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了驗(yàn)證。他們認(rèn)為IgM如今應(yīng)當(dāng)被理解為形狀像不完整的六邊形，或者像是有楔形缺口的五邊形。Miyazaki說，“我們將不得不改寫教科書。”

IgM是首個(gè)在人類胎兒中產(chǎn)生的免疫系統(tǒng)蛋白，并且在一生當(dāng)中始終首先對病原體入侵作出反應(yīng)的蛋白分子。 IgM的結(jié)構(gòu)于1969年首次被確定為“五角星形狀的桌子（five-pointed, star-shaped table）”，并于2009年更新為五面圓頂（five-sided dome）或“蘑菇形帽（mushroom cap）”。

Miyazaki說，“最初的IgM結(jié)構(gòu)模型是通過低分辨率的顯微鏡觀察幾個(gè)IgM分子構(gòu)建出來的。如今，我們有了更清晰的圖片，而且計(jì)算機(jī)能夠研究成千上萬個(gè)IgM分子。”當(dāng)Miyazaki當(dāng)初還是一名醫(yī)學(xué)博士時(shí)，他的研究生涯就研究了一種不同的稱為巨噬細(xì)胞凋亡抑制因子（apoptosis inhibitor of macrophage, AIM）的蛋白。

由于確定了IgM的正確形狀，這些研究人員如今了解到?jīng)]有活性的AIM位于IgM的不完整六邊形的空隙內(nèi)。IgM和AIM之間的結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)性意味著具有調(diào)節(jié)AIM釋放能力的藥物可能被用來開發(fā)基于AIM的疾病治療方法。當(dāng)其他的分子激活免疫系統(tǒng)時(shí)，IgM會(huì)釋放AIM。尺寸較小的AIM蛋白在體內(nèi)循環(huán)，以便清除受損的細(xì)胞和阻止疾病產(chǎn)生。

1999年，Miyazaki在瑞士巴塞爾免疫學(xué)研究所工作時(shí)就已鑒定出AIM。它的小尺寸意味著AIM很容易通過腎臟從體內(nèi)排出并進(jìn)入尿液中，因此與較大的IgM結(jié)合在一起可保護(hù)AIM在需要之前不被清除。

AIM是血液中的一種常見的分子，但是它僅在身體發(fā)病時(shí)才是有活性的。已知AIM在預(yù)防肥胖、脂肪肝疾病、肝細(xì)胞癌、多發(fā)性硬化癥、真菌誘導(dǎo)性腹膜炎和急性腎損傷中起著重要的作用。

這種不完整的六邊形結(jié)構(gòu)仍然只是對IgM結(jié)構(gòu)的二維理解。Miyazaki和他的團(tuán)隊(duì)繼續(xù)開展進(jìn)一步的分析，并希望盡快地報(bào)道IgM的三維結(jié)構(gòu)。

參考資料：

E. Hiramoto, A. Tsutsumi, R. Suzuki et al. The IgM pentamer is an asymmetric pentagon with an open groove that binds the AIM protein. Science Advances 4: eaau1199 (2018), doi:10.1126/sciadv.aau1199.

A. FEINSTEIN et al. Conformation of the Free and Antigen-bound IgM Antibody Molecules, Nature (2006). DOI: 10.1038/2241307a0

D. M. Czajkowsky et al. The human IgM pentamer is a mushroom-shaped molecule with a flexural bias, Proceedings of the National Academy of Sciences (2009). DOI: 10.1073/pnas.0903805106

原標(biāo)題：Science子刊：改寫教科書！重新確定抗體IgM的結(jié)