Comparing kinetic proofreading and kinetic segregation for T cell receptor activation
Notice bibliographique
Résumé
Abstract The T cell receptor (TCR) is a key component of the adaptive immune system, recognizing foreign antigens and triggering an immune response. Competing models exist to explain the high sensitivity and selectivity of the TCR in discriminating ‘self’ from ‘non-self’ antigens, particularly models using kinetic proofreading (KP), kinetic segregation (KS), and combinations of the two. In this paper, we consider the role and importance of KS in TCR activation, using two models: classic KP (cKP), without KS, where antigen-TCR binding is required for activation, and a combination of KP and KS (KS-KP), where only residence within a close contact is required for activation. Building on previous work, our computational model is the first to permit a head-to-head comparison of these models in silico . While we find that both models can be used to explain the probability of TCR activation across much of the parameter space, we find biologically important regions in the parameter space where significant differences in performance can be expected. Furthermore, we show that the available experimental evidence may favour the KS-KP model over cKP. Our results may be used to motivate and guide future experiments to determine highly accurate computational models for the TCR. Author summary The T cell receptor (TCR) is a master of reliable sensing: it detects faint ‘signals’ (rare ligands derived from foreign proteins) over high ‘noise’ (abundant ligands derived from the body’s own proteins) to set T cells on a course to exterminate pathogens and tumours, a process that is central to our immune response. Despite decades of studying TCR signalling, we still do not know how the TCR can be so exceptionally sensitive and accurate. It is widely believed that kinetic proofreading (KP), in which the TCR binds to an antigen and triggers a series of phosphorylation steps prior to activation, plays an important role. However, recent results suggest that kinetic segregation (KS), in which binding is not required, is also important. These models are mutually exclusive, and yet both appear to explain various aspects of T cell activation. Our work directly addresses this puzzle. We develop a computational modeling framework which can simulate TCR activation by both KP-based and KS-based models, making it possible to compare them in silico for the first time. Using this framework, we find conditions under which the two models provide different responses, and we show that the limited experimental evidence to date is consistent with KS, which should motivate further investigation.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,010 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».