J-цепь иммунитета: как хемокин стал ключом к антителам

Вы когда-нибудь слышали о J-цепи? Этот скромный белковый «дирижёр» появился у челюстных позвоночных вместе с нашей сложной адаптивной иммунной системой. Но с момента её открытия более полувека назад учёные ломали голову: откуда же она взялась? Происхождение этой ключевой молекулы оставалось настоящей биологической загадкой.

В чём её суперсила? J-цепь собирает и стабилизирует два типа антител — IgM и IgA. По сути, она регулирует их структуру и обеспечивает транспорт к самым «горячим точкам» — слизистым оболочкам кишечника, носа и лёгких, где наш организм постоянно контактирует с внешним миром. И вот недавно исследователи наконец нашли её предка. Оказалось, что J-цепь произошла от... хемокинов CXCL! Это семейство белков, которые, как диспетчеры, направляют движение лейкоцитов. Парадокс, правда? Предок управлял клеточным движением, а его потомок занимается сборкой антител. Как так вышло?

Эволюция часто работает как экономный изобретатель. Новые гены обычно возникают из старых, расположенных по соседству на хромосоме. Эти «соседи» и дальше часто остаются рядом, даже когда их функции радикально расходятся. Но родство определяется не только местожительством. О нём говорят сходства в нуклеотидных или аминокислотных последовательностях. А вот с J-цепью была проблема: раньше не могли найти ни одного гена с похожей последовательностью. Видимо, её генетический код изменился так быстро и сильно, что следы стёрлись.

Сначала учёные грешили на соседнюю группу генов SCPP (секреторный кальций-связывающий фосфопротеин). У них были похожие черты — заряд и высокое содержание аминокислоты пролина. Но нет, родственной связи не обнаружилось. Зато гены на противоположном от SCPP фланге — те самые хемокины CXCL — неожиданно показали глубинное сходство с нашей загадочной J-цепью.

Вот что удивительно: последовательности ДНК у них не похожи. Но сходство лежит в архитектуре! Количество экзонов и фазы интронов, управляющих сборкой белка, оказались схожи. Более того, второй экзон у обоих генов кодирует один и тот же классический мотив: трипептид цистеин-Х-цистеин. Да и длины трёх экзонов подозрительно совпадают.

Интересно, что ни один другой ген, кодирующий секретируемые белки в организме человека, не обладает всей этой совокупностью признаков. Правда, есть и ключевое различие: связи между молекулами цистеина у них организованы по-разному. И это как раз показывает потрясающую гибкость эволюции. Хемокин смог кардинально изменить свою структуру, чтобы взять на себя совершенно новую роль. Разве не гениально?

По мнению исследовательской команды, эта работа в первую очередь даёт нам фундаментальное понимание того, как устроена и развивалась наша иммунная система. Но практические следствия тоже просматриваются. Такие открытия могут проложить путь к новым методам лечения, включая персонализированные иммунные терапии. Что дальше? Учёные планируют выяснить, на что ещё способны хемокины в иммунной системе, и изучить феноменальную пластичность их структуры, позволяющую принимать новые формы под давлением биологической необходимости.