Motorický protein Myosin II reguluje teplotní citlivost imunitních buněk

Teplota je klíčovým fyziologickým faktorem, který určuje rychlost imunitních reakcí. I když se to může zdát samozřejmé, na úrovni jednotlivých buněk to zůstalo do značné míry neprozkoumané. Hlásí se Stefan Wieser z Institutu zoologie na Univerzitě v Innsbrucku a jeho kolegové Vývojová buňka že motorický protein Myosin II reguluje teplotní citlivost imunitních buněk a řídí akceleraci imunitních reakcí při zvýšené tělesné teplotě.

Wieser si poprvé všiml, že teplota ovlivňuje pohyb imunitních buněk uvnitř těla asi před deseti lety, a to prostřednictvím jednoduchých experimentů s buněčnou kulturou provedených na Institutu vědy a technologie v Rakousku (ISTA). Pozoroval, že postupné zvyšování teploty inkubátoru z 20 °C na 40 °C dramaticky změnilo motilitu imunitních buněk: čím teplejší bylo prostředí, tím rychleji se buňky pohybovaly – zatímco při 20 °C se téměř úplně zastavily. Odhalení molekulárního mechanismu za tímto jevem však trvalo mnoho dalších let.

„Zní to překvapivě, protože myšlenka, že imunitní buňky reagují na teplotu, se zdá zřejmá,“ vysvětluje biofyzik, „přesto neexistovala žádná stopa, jak by tento mechanismus mohl fungovat na molekulární úrovni.“ Společně se spoluautorkou Verenou Ruprechtovou nyní Wieser takové otázky zkoumá v nově založené skupině Quantitative Biology (QBIO) v Ústavu zoologie.

Téma ho nikdy neopustilo. Během svého působení jako vedoucí skupiny na Institutu fotonických věd (ICFO) v Barceloně měl Wieser příležitost systematicky studovat teplotní citlivost v imunitních buňkách – jak v buněčných kulturách, tak v živých organismech, jako jsou zebrafish a myši – pomocí na zakázku vyrobeného termomikroskopu. Výsledky týmu jsou uvedeny v aktuálním vydání Vývojová buňka.

Myosin II v horečnatém pohybu

Když se teplota zvýšila z 25 °C („chlad“) na 37 °C („normální“) a 41 °C („horečka“), několik typů lidských leukocytů, včetně T buňkymakrofágy, dendritické buňky a neutrofily – vykazovaly výrazné zvýšení rychlosti migrace a významně vyšší počet buněk vstupujících do lymfatických cév během krátké doby.

Výrazem ‚významný‘ máme na mysli až desetinásobné zvýšení rychlosti, což může drasticky zkrátit dobu, kterou imunitním buňkám trvá, než se dostanou do lymfatických cév.“

Stefan Wieser, Institut zoologie, Univerzita v Innsbrucku

Kromě toho leukocyty reagovaly téměř okamžitě – během několika sekund – na změny teploty. „To jasně ukázalo na biofyzikální mechanismus, rychlejší než jakýkoli proces genové regulace,“ dodává.

Pomocí sofistikovaného nastavení fluorescenční mikroskopie, které umožňuje přesné řízení teploty na úrovni jednotlivých buněk, byli Wieser a jeho kolegové schopni určit základní mechanismus: motorický protein Myosin II. Myosin II, známý pro svou roli v buněčné motilitě, buněčném dělení a svalové kontrakci, zvyšuje svou schopnost generovat mechanickou sílu prostřednictvím ATP, když teploty stoupnou nad 37 °C, čímž rychleji pohání imunitní buňky. Myosin II je proto klíčovým motorem účinné imunitní odpovědi za podmínek podobných horečce.

„Naše studie ukazuje, že teplota je zásadní fyziologický kontrolní parametr, který autonomně moduluje jak rychlost, tak morfologickou dynamiku na úrovni jednotlivých buněk u teplokrevných i studenokrevných druhů,“ uzavírá Wieser. Poznatky považuje za výchozí bod pro nové výzkumné otázky – zejména ve fyziologii a imunologii.