La forma en que las células inmunes seleccionan a los amigos de los enemigos puede describirse mediante un clásico acertijo matemático conocido como el "problema de escape estrecho".
Ese es un hallazgo clave que surge de una colaboración internacional entre biólogos, inmunólogos y matemáticos, publicado en la revista Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
El problema del escape angosto es un marco que a menudo se aplica en biología celular. Coloca partículas que se mueven al azar atrapadas en un espacio con solo una pequeña salida, y calcula el tiempo promedio requerido para que cada una escape.
"Esta es una nueva aplicación para algunas ecuaciones familiares", dice el coautor Justin Tzou del Departamento de Matemáticas y Estadísticas de la Universidad de Macquarie.
Tzou trabajó con colegas en las universidades de Oxford y Cambridge en el Reino Unido, la Universidad de Columbia Británica en Canadá y la Universidad de Skövde en Suecia para analizar cómo son probadas las células T, que identifican y atacan a los invasores.Los investigadores descubrieron que las ecuaciones utilizadas en el problema de escape estrecho juegan un papel clave para determinar si se activa una respuesta inmune.
"El problema del escape estrecho resulta ser un primo cercano de la situación con los receptores de células T", dice Justin. "Se trata de determinar cuánto tiempo permanece una partícula difusa en una determinada región antes de escapar".
La forma única de las células T crea lo que se ha denominado una "zona de contacto cercano" para activar moléculas llamadas receptores de células T. A diferencia de la mayoría de las células, que tienen superficies relativamente lisas, las células T están cubiertas de volantes, protuberancias y otras protuberancias.
Los científicos han sabido durante mucho tiempo que las moléculas receptoras de células T se sientan en la superficie de las células para reconocer a los enemigos y desencadenar una respuesta hostil.
Los receptores contienen patrones moleculares que reflejan los que se encuentran en las superficies de bacterias, tumores y otros intrusos peligrosos. Pero exactamente cómo funciona el proceso de reconocimiento y activación, y particularmente cómo funciona de manera tan rápida y precisa, ha sido unmisterio.
Los investigadores creen que la forma anormalmente grumosa de las células T juega un papel vital.
Las protuberancias en la superficie significan que su área de contacto con una célula enemiga potencial es muy pequeña, solo un par de cientos de nanómetros de ancho, o mil veces más pequeña que el ancho de un cabello humano.
Y según la nueva teoría, los receptores de células T siguen una regla de dos segundos: si pasan más de dos segundos en la zona de contacto pequeña, un proceso químico comienza a hacer sonar la alarma y desencadenar un ataque.
El tamaño de la zona de contacto depende del tamaño de las protuberancias en la superficie de la célula T.
"Cuanto más pequeña es la zona, menos probable es que el receptor de células T pueda permanecer en esa zona por casualidad, desencadenando un ataque", dice Justin. "Parece que el tamaño de estas protuberancias mantiene el proceso sensible a la presencia deel invasor "
Los investigadores esperan que su trabajo proporcione nuevos conocimientos sobre las deficiencias inmunes y las condiciones autoinmunes, en las que el sistema inmunitario se vuelve contra las propias células del cuerpo.
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Materiales proporcionados por Universidad de Macquarie . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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