Onderzoekers hebben de structuur van een essentieel immuuneiwit onthuld, toekomstige mogelijkheden creëren om effectievere geneesmiddelen te ontwikkelen voor een reeks ziekten, van kanker tot neurologische aandoeningen. Onderzoekers van de Universiteit van Tokio deden deze ontdekking met geautomatiseerde beeldanalyse en moderne beeldvorming met elektronenmicroscoop.

Onderzoekers hebben de structuur van natuurlijk immunoglobuline M (IgM) eiwit geverifieerd, een belangrijk onderdeel van het immuunsysteem, met behulp van muis en menselijke versies van het eiwit. Van IgM wordt nu begrepen dat het de vorm heeft van een onvolledige zeshoek, of een vijfhoek met een wigvormige opening.

"We zullen de schoolboeken moeten herzien, " zei professor Toru Miyazaki, de leider van het laboratorium waar de IgM-structuur werd geïdentificeerd aan de Graduate School of Medicine.

IgM is het eerste eiwit van het immuunsysteem dat zich ontwikkelt in de menselijke foetus en blijft gedurende het hele leven de eerste responder op pathogenen. De structuur van IgM werd voor het eerst geïdentificeerd in 1969 als een "vijfpuntige, stervormige tafel" en in 2009 geüpdatet tot een vijfzijdige koepel of "paddenstoelkap".

"Het originele IgM-model is gemaakt door met de hand naar een paar individuele moleculen te kijken met wat we tegenwoordig denken dat een microscoop met een lage resolutie is. Nu hebben we duidelijkere foto's en kan de computer duizenden individuele IgM-moleculen onderzoeken, ' zei Miyazaki.

De ontdekking van de onvolledige zeshoek in 2018 was eigenlijk een secundair belang voor Miyazaki, oorspronkelijk een arts die zijn onderzoekscarrière heeft opgebouwd door een ander eiwit te bestuderen dat apoptose-remmer van macrofagen (AIM) wordt genoemd.

Sinds het identificeren van de juiste vorm van IgM, onderzoekers begrijpen nu dat inactieve AIM zich in de opening van de IgM-onvolledige zeshoek bevindt. De structurele verbinding tussen IgM en AIM betekent dat geneesmiddelen met het vermogen om de afgifte van AIM te reguleren, kunnen worden gebruikt om op AIM gebaseerde ziektetherapieën te creëren.

"We kunnen AIM zien als een straaljager en IgM als het vliegdekschip. Wanneer andere moleculen het immuunsysteem activeren, IgM brengt AIM uit. Het veel kleinere AIM-eiwit gaat door het lichaam om beschadigde cellen op te ruimen en ziekten te voorkomen, ' zei Miyazaki.

Miyazaki identificeerde AIM in 1999 toen hij aan het Basel Institute for Immunology Institute in Zwitserland werkte. Zijn kleine formaat betekent dat AIM gemakkelijk door de nieren uit het lichaam wordt geëlimineerd en in de urine wordt uitgescheiden, dus gebonden blijven binnen het grotere IgM beschermt AIM tegen verwijdering voordat het nodig is.

AIM is een veelvoorkomend molecuul in de bloedbaan, maar het is alleen actief wanneer het lichaam een ​​ziekte ontwikkelt. Van AIM is bekend dat het belangrijk is voor het voorkomen van obesitas, leververvetting, hepatocellulair carcinoom (leverkanker), multiple sclerose (MS), door schimmel veroorzaakte peritonitis (ontsteking van het buikwandmembraan), en acuut nierletsel.

De onvolledige zeshoekige structuur is nog steeds slechts een 2-D begrip van de IgM-structuur. Miyazaki en zijn team blijven aanvullende analyses uitvoeren en hopen binnenkort de 3D-structuur van IgM te kunnen rapporteren.