Les microscopes électroniques et le traitement informatique moderne des images ont permis aux chercheurs de l'Université de Tokyo de découvrir la structure correcte d'une protéine essentielle au système immunitaire, IgM, et une protéine beaucoup plus petite qui est liée à l'intérieur, OBJECTIF. IgM est le plus grand, forme hexagonale incomplète et AIM est la plus petite forme de fève à l'intérieur de l'espace en forme de coin. Dans l'image de droite, AIM est plus facilement reconnu comme le blanc brillant, tache en forme de fève. Crédit :Hiramoto et al., publié à l'origine dans Avancées scientifiques , CC-BY
Des chercheurs ont révélé la structure d'une protéine immunitaire essentielle, créer des possibilités futures pour développer des médicaments plus efficaces pour une gamme de maladies allant du cancer aux maladies neurologiques. Des chercheurs de l'Université de Tokyo ont fait cette découverte grâce à l'analyse d'images informatisée et à l'imagerie au microscope électronique moderne.
Les chercheurs ont vérifié la structure de la protéine naturelle d'immunoglobuline M (IgM), une partie importante du système immunitaire, en utilisant des versions murines et humaines de la protéine. IgM est maintenant compris comme ayant la forme d'un hexagone incomplet, ou un pentagone avec un espace en forme de coin.
« Il va falloir réviser les manuels, " a déclaré le professeur Toru Miyazaki, le chef du laboratoire où la structure IgM a été identifiée à la Graduate School of Medicine.
L'IgM est la première protéine du système immunitaire qui se développe chez le fœtus humain et reste le premier répondant aux agents pathogènes tout au long de la vie. La structure de l'IgM a été identifiée pour la première fois en 1969 comme une « structure à cinq branches, table en forme d'étoile" et mis à jour en 2009 pour être un dôme à cinq côtés ou "chapeau de champignon".
"Le modèle IgM original a été créé en examinant à la main quelques molécules individuelles avec ce que nous pensons aujourd'hui être un microscope à basse résolution. Nous avons maintenant des images plus claires et l'ordinateur peut examiner des milliers de molécules IgM individuelles, " dit Miyazaki.
La découverte en 2018 de l'hexagone incomplet était en fait un intérêt secondaire pour Miyazaki, à l'origine un médecin qui a construit sa carrière de chercheur en étudiant une protéine différente appelée inhibiteur de l'apoptose des macrophages (AIM).
La structure 2D authentique du pentamère IgM et son association avec l'AIM. Crédit :Toru Miyazaki &Satoko Arai
Depuis l'identification de la forme correcte de l'IgM, les chercheurs comprennent maintenant que l'AIM inactif est niché à l'intérieur de l'espace de l'hexagone incomplet des IgM. La connexion structurelle entre l'IgM et l'AIM signifie que des médicaments capables de réguler la libération d'AIM pourraient être utilisés pour créer des thérapies contre les maladies basées sur l'AIM.
« Nous pouvons considérer l'AIM comme un avion de chasse et l'IgM comme le porte-avions. Lorsque d'autres molécules activent le système immunitaire, IgM libère AIM. La protéine AIM, beaucoup plus petite, circule dans le corps pour éliminer les cellules endommagées et prévenir les maladies, " dit Miyazaki.
Miyazaki a identifié l'AIM en 1999 alors qu'il travaillait à l'Institut d'immunologie de Bâle en Suisse. Sa petite taille signifie que l'AIM est facilement éliminé du corps par les reins et excrété dans les urines, ainsi rester lié dans le plus grand IgM protège l'AIM d'être retiré avant qu'il ne soit nécessaire.
L'AIM est une molécule courante dans la circulation sanguine, mais il n'est actif que lorsque le corps développe une maladie. AIM est connu pour être important pour prévenir l'obésité, maladie du foie gras, carcinome hépatocellulaire (cancer du foie), sclérose en plaques (SEP), péritonite fongique (inflammation de la membrane de la paroi abdominale), et des lésions rénales aiguës.
La structure hexagonale incomplète n'est encore qu'une compréhension 2-D de la structure des IgM. Miyazaki et son équipe continuent d'effectuer des analyses supplémentaires et espèrent bientôt rendre compte de la structure 3-D de l'IgM.
