Biological recognition of mirror-image glycans
Questo studio dimostra che i sistemi biologici esistenti, inclusi i recettori immunitari umani e gli anticorpi, possono riconoscere e interagire con glicani speculari, sfidando l'assunto che l'inversione chirale impedirebbe il riconoscimento molecolare tra organismi naturali e ipotetici organismi speculari.
Articolo originale sotto licenza CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Questa è una spiegazione generata dall'IA di un preprint non sottoposto a revisione paritaria. Non è un consiglio medico. Non prendere decisioni sulla salute basandoti su questo contenuto. Leggi il disclaimer completo
La vita sulla Terra è costruita da molecole che hanno una specifica manualità, proprio come una mano destra che non può entrare in un guanto per la mano sinistra. Questo tratto, noto come chiralità, significa che gli zuccheri, le proteine e gli altri mattoni del nostro corpo sono tutti immagini speculari di ciò che sarebbero in un ipotetico mondo di "vita speculare". Gli scienziati si sono a lungo chiesti cosa accadrebbe se tali organismi speculari esistessero. Un timore comune è che il nostro sistema immunitario, che agisce come una forza di difesa contro gli invasori, sarebbe completamente cieco nei loro confronti. Poiché le nostre difese sono addestrate a riconoscere le forme specifiche degli zuccheri e delle proteine naturali, un invasore immagine speculare potrebbe scivolare via inosservato, causando potenzialmente una minaccia catastrofica per tutta la vita esistente.
Per testare questa idea, i ricercatori si sono posti l'obiettivo di vedere se i sensori del sistema immunitario potessero effettivamente rilevare questi zuccheri speculari. Si sono concentrati sui glicani, che sono strutture di zuccheri complessi che rivestono la superficie di ogni cellula nei nostri corpi. Questi zuccheri agiscono come distintivi di identificazione, dicendo al sistema immunitario se una cellula appartiene al corpo o se è un intruso estraneo. La domanda centrale era semplice: se una molecola di zucchero venisse capovolta nella sua immagine speculare, le proteine che di solito leggono questi distintivi sarebbero ancora in grado di vederla?
Un team di scienziati provenienti da università del Nord America e dell'Europa ha progettato un esperimento ingegnoso per rispondere a questa domanda. Hanno creato una libreria di minuscoli virus, ognuno rivestito da migliaia di molecole di zucchero. Alcuni di questi virus indossavano zuccheri naturali, mentre altri indossavano le loro versioni immagine speculare. Hanno poi esposto questi virus a una vasta gamma di componenti del sistema immunitario umano, inclusi proteine purificate, cellule del sangue e persino topi viventi. L'obiettivo era vedere se il sistema immunitario avrebbe ignorato gli zuccheri speculari o se li avrebbe riconosciuti in qualche modo.
I risultati sono stati sorprendenti. Il sistema immunitario non era così cieco alla vita speculare come si pensava in precedenza. Quando i ricercatori hanno testato un particolare recettore immunitario chiamato DC-SIGN, che normalmente aiuta il corpo a rilevare i batteri, hanno scoperto che poteva anche legarsi agli zuccheri immagine speculare. Nello specifico, questo recettore si agganciava alle versioni speculari di glucosio e galattosio, anche se è progettato per riconoscere i loro corrispettivi naturali. Questo legame non era un errore o un incidente casuale; era specifico e dipendeva dalla forma esatta e dalla densità degli zuccheri sulla superficie del virus. Infatti, i ricercatori hanno scoperto che il recettore poteva distinguere tra diverse forme speculari proprio come fa con quelle naturali, mostrando una straordinaria flessibilità nel modo in cui legge i codici degli zuccheri.
Questa capacità di riconoscere gli zuccheri speculari non era limitata a una sola proteina. Quando il team ha testato le cellule del sangue umana, ha scoperto che certi tipi di globuli bianchi, in particolare le cellule T, si legavano anche agli zuccheri speculari. Inoltre, gli anticorpi naturali presenti nel sangue umano, che agiscono come prima linea di difesa, hanno mostrato una vasta gamma di reazioni a queste strutture speculari. Alcune persone avevano anticorpi che riconoscevano il mannosio speculare, mentre altre no, suggerendo che il repertorio immunitario umano è abbastanza diversificato da poter potenzialmente individuare queste forme estranee.
Lo studio ha anche esaminato cosa accade all'interno di un animale vivente. Quando i ricercatori hanno iniettato i virus rivestiti di zucchero nei topi, gli zuccheri speculari hanno cambiato la destinazione dei virus nel corpo. Mentre gli zuccheri naturali tendevano a inviare i virus al fegato, le versioni speculari di certi zuccheri li inviavano alla milza o li mantenevano nel sangue. Ciò ha dimost true che la forma della molecola di zucchero è un segnale potente che detta come il corpo gestisce le particelle estranee, anche quando tali particelle sono fatte di materiali immagine speculare.
Tuttavia, il riconoscimento non era universale. Il sistema immunitario non riconosceva ogni zucchero speculare allo stesso modo. Ad esempio, mentre il glucosio e il galattosio speculari venivano individuati da varie componenti immunitarie, il mannosio speculare veniva ampiamente ignorato dalle proteine purificate testate. Ciò suggerisce che il sistema immunitario ha un rapporto complesso con la vita speculare; non è completamente cieco, ma non è nemmeno pienamente consapevole di tutto. Alcune forme speculari sono visibili, mentre altre rimangono nascoste.
Queste scoperte sfidano l'idea che gli organismi speculari sarebbero invisibili alle nostre difese. Invece, suggeriscono che il nostro sistema immunitario possiede un certo grado di plasticità, che gli permette di interagire con strutture che sono l'opposto di ciò che si è evoluto per vedere. Sebbene questo non significhi che siamo pienamente preparati a combattere un'invasione dal mondo speculare, dimostra che la barriera tra la vita naturale e la vita speculare non è così assoluta come precedentemente creduto. Il sistema immunitario può vedere, e talvolta persino afferrare, l'immagine speculare, aprendo un nuovo capitolo nella nostra comprensione di come funziona il riconoscimento biologico attraverso il divario della manualità molecolare.
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