抗体是怎么犯懒的？新抗原-抗体模型显示，抗体倾向与病原体表面距离更近的抗原结合

近期一项研究揭示了当抗体在类似冠状病毒这样的病原体表面穿行时，是如何选择它们所结合的抗原的。KTH瑞典皇家理工学院和瑞典卡罗林斯卡学院的研究人员建立了一个模型，该模型显示，这些病原体的迁移可能类似于孩童在满是鹅卵石的溪流上玩耍时的随机移动。

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斯德哥尔摩KTH瑞典皇家理工学院的研究员Ian Hoffecker介绍道，这个模型提出了病毒和免疫系统进化的新方法，该方法未来或可用于疫苗工程。

通常，抗体被认为是Y型蛋白质。但最近的研究表明，也许更准确的方法是将图片颠倒过来，把抗体看作是踩在抗原上的手杖形图案。Hoffecker说，这两个具有特征的“Y”分支像不同的“脚”一样，起着不同的作用。

“行走的”抗体｜参考文献[1]

他引用南希•辛纳特拉（Nancy Sinatra）1966年的畅销唱片，形容道：“这些抗体是为‘行走’而生的。”

这些潜伏的病原体猎人通过在抗原上植入“脚”来给猎物做标记，抗原上的小分子像小石子一样散布在病毒表面。它们依赖于所谓的多价性，即通过“Y”的两个分支，在两种不同的抗原上建立立足点，这使得它们能够尽可能紧密地与目标结合。一旦结合到位，抗体就能参与一系列与其他信号蛋白的相互作用，以中和或杀死病原体。

Hoffecker解释道，利用一种纳米制造的病原体-抗原模型，研究人员能着手确定病原体的表面是如何影响抗原抗体的相互作用的。“抗原之间是相距很近，还是相隔很远呢？抗体的分子结构是伸展的还是压缩的呢？”

为了找到答案，瑞典卡罗林斯卡学院生物材料研究部门的Björn Högberg教授介绍道，研究小组使用一种叫做DNA折叠的方法模拟了病原体和抗原结合的场景，在这种方法下，DNA能自我组装成具有可编程的几何纳米结构，从而可以控制抗原之间的距离。

这个工具使我们能够研究两种抗原之间的距离是如何影响结合强度的。”Högberg解释道。“在我们最新的研究中，我们将这些数据输入到一个模型中，使我们能够提出关于抗体在更复杂环境中的行为的有趣问题——而不至于离现实太远。”

Hoffecker说，该模型显示，抗体的行为与另一种著名的双足生物——人类——并没有太大的区别。

“这个过程可以比作一个孩子在一条河上玩耍，河上的鹅卵石刚好足够容纳一只脚。”Hoffecker说。“因此，为了站稳，孩子必须踏上两块石头，否则就得单脚站立。”

为了站稳，必须踏上两块石头 | www.geograph.org.uk, Oliver Dixon / CC BY-SA 2.0（https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0/）

“这个模型中的抗体似乎偏爱那些靠得更近、更容易结合的抗原。如果抗原之间的距离太远，在统计学上，抗体们会更倾向于迁移到抗原靠得更近的地方。”他说。

这些研究提出了抗体的柔韧性和结构是否受病原体影响的问题。“我们的问题是，当免疫系统和病原体之间进行持续的竞赛时，基于抗体如何运动的控制系统，同免疫系统和病原体的进化或者共同进化有关吗？”他说。

Hoffecker说，接下来的步骤是观察抗体的这种特性是如何在人体自然环境中表现出来的，并将这些发现纳入合理设计的疫苗中，这种疫苗将会考虑到抗原的空间排列因素。

[1] https://www.nature.com/articles/s43588-022-00218-z

[2] https://www.eurekalert.org/news-releases/947571

编译：四七

编辑：酥鱼

排版：尹宁流

题图来源：参考文献[1]

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