Regulation of antigen processing and presentation molecules in West Nile virus-infected human skin fibroblasts

Infection of humans with the West Nile flavivirus principally occurs via tick and mosquito bites. Here, we document the expression of antigen processing and presentation molecules in West Nile virus (WNV)-infected human skin fibroblast (HFF) cells. Using a new Flavivirus-specific antibody, 4G4, we have analyzed cell surface human leukocyte antigen (HLA) expression on virus-infected cells at a single cell level. Using this approach, we show that West Nile Virus infection alters surface HLA expression on both infected HFF and neighboring uninfected HFF cells. Interestingly, increased surface HLA evident on infected HFF cultures is almost entirely due to virus-induced interferon (IFN)alpha/beta because IFNalpha/beta-neutralizing antibodies completely prevent increased surface HLA expression. In contrast, RT-PCR analysis indicates that WNV infection results in increased mRNAs for HLA-A, -B, and -C genes, and HLA-associated molecules low molecular weight polypeptide-2 (LMP-2) and transporter associated with antigen presentation-1 (TAP-1), but induction of these mRNAs is not diminished in HFF cells cultured with IFNalpha/beta-neutralizing antibodies. Taken together, these data support the idea that that both cytokine-dependent and cytokine-independent mechanisms account for WNV-induced HLA expression in human skin fibroblasts. (C) 2004 Elsevier Inc. All rights reserved.

MULTIPRED: A computational system for prediction of promiscuous HLA binding peptides

MULTIPRED is a web-based computational system for the prediction of peptide binding to multiple molecules ( proteins) belonging to human leukocyte antigens (HLA) class I A2, A3 and class II DR supertypes. It uses hidden Markov models and artificial neural network methods as predictive engines. A novel data representation method enables MULTIPRED to predict peptides that promiscuously bind multiple HLA alleles within one HLA supertype. Extensive testing was performed for validation of the prediction models. Testing results show that MULTIPRED is both sensitive and specific and it has good predictive ability ( area under the receiver operating characteristic curve A(ROC) > 0.80). MULTIPRED can be used for the mapping of promiscuous T-cell epitopes as well as the regions of high concentration of these targets termed T-cell epitope hotspots. MULTIPRED is available at http:// antigen.i2r.a-star.edu.sg/ multipred/.

A population of HLA-DR+ immature cells accumulates in the blood dendritic cell compartment of patients with different types of cancer

Dendritic cell (DC) defects are an important component of immunosuppression in cancer. Here, we assessed whether cancer could affect circulating DC populations and its correlation with tumor progression. The blood DC compartment was evaluated in 136 patients with breast cancer, prostate cancer, and malignant glioma. Phenotypic, quantitative, and functional analyses were performed at various stages of disease. Patients had significantly fewer circulating myeloid (CD11c(+)) and plasmacytoid (CD123(+)) DC, and a concurrent accumulation of CD11c(-)CD123(-) immature cells that expressed high levels of HLA-DR+ immature cells (DR+IC). Although DR+IC exhibited a limited expression of markers ascribed to mature hematopoietic lineages, expression of HLA-DR, CD40, and CD86 suggested a role as antigen-presenting cells. Nevertheless, DR+IC had reduced capacity to capture antigens and elicited poor proliferation and interferon-gamma secretion by T-lymphocytes. Importantly, increased numbers of DR+IC correlated with disease status. Patients with metastatic breast cancer showed a larger number of DR+IC in the circulation than patients with local/nodal disease. Similarly, in patients with fully resected glioma, the proportion of DR+IC in the blood increased when evaluation indicated tumor recurrence. Reduction of blood DC correlating with accumulation of a population of immature cells with poor immunologic function may be associated with increased immunodeficiency observed in cancer.

Identification of the HLA-DM/HLA-DR interface

Human leukocyte antigen (HLA)-DM is a critical participant in antigen presentation that catalyzes the dissociation of the Class II-associated Invariant chain-derived Peptide (CLIP) from the major histocompatibility complex (MHC) Class II molecules. There is competition amongst peptides for access to an MHC Class II groove and it has been hypothesised that DM functions as a 'peptide editor' that catalyzes the replacement of one peptide for another within the groove. It is established that the DM catalyst interacts directly with the MHC Class II but the precise location of the interface is unknown. Here, we combine previously described mutational data with molecular docking and energy minimisation simulations to identify a putative interaction site of >4000A2 which agrees with known point mutational data for both the DR and DM molecule. The docked structure is validated by comparison with experimental data and previously determined properties of protein-protein interfaces. A possible dissociation mechanism is suggested by the presence of an acidic cluster near the N terminus of the bound peptide.

The classification of HLA supertypes by GRID/CPCA and hierarchical clustering methods

Biological experiments often produce enormous amount of data, which are usually analyzed by data clustering. Cluster analysis refers to statistical methods that are used to assign data with similar properties into several smaller, more meaningful groups. Two commonly used clustering techniques are introduced in the following section: principal component analysis (PCA) and hierarchical clustering. PCA calculates the variance between variables and groups them into a few uncorrelated groups or principal components (PCs) that are orthogonal to each other. Hierarchical clustering is carried out by separating data into many clusters and merging similar clusters together. Here, we use an example of human leukocyte antigen (HLA) supertype classification to demonstrate the usage of the two methods. Two programs, Generating Optimal Linear Partial Least Square Estimations (GOLPE) and Sybyl, are used for PCA and hierarchical clustering, respectively. However, the reader should bear in mind that the methods have been incorporated into other software as well, such as SIMCA, statistiXL, and R.

Transporter associated with antigen processing preselection of peptides binding to the MHC:a bioinformatic evaluation

TAP is responsible for the transit of peptides from the cytosol to the lumen of the endoplasmic reticulum. In an immunological context, this event is followed by the binding of peptides to MHC molecules before export to the cell surface and recognition by T cells. Because TAP transport precedes MHC binding, TAP preferences may make a significant contribution to epitope selection. To assess the impact of this preselection, we have developed a scoring function for TAP affinity prediction using the additive method, have used it to analyze and extend the TAP binding motif, and have evaluated how well this model acts as a preselection step in predicting MHC binding peptides. To distinguish between MHC alleles that are exclusively dependent on TAP and those exhibiting only a partial dependence on TAP, two sets of MHC binding peptides were examined: HLA-A*0201 was selected as a representative of partially TAP-dependent HLA alleles, and HLA-A*0301 represented fully TAP-dependent HLA alleles. TAP preselection has a greater impact on TAP-dependent alleles than on TAP-independent alleles. The reduction in the number of nonbinders varied from 10% (TAP-independent) to 33% (TAP-dependent), suggesting that TAP preselection is an important component in the successful in silico prediction of T cell epitopes.

Characterization of cancer/testis antigen MAGE-A11 for immunotherapy of prostate cancer

Les antigènes testiculaires du cancer sont des cibles idéales pour l’immunothérapie du cancer car ce sont des protéines immunogéniques dont l’expression est restreinte aux cellules germinales et au cancer. Le but de cette étude est d’évaluer le potentiel de MAGE-A11, un antigène testiculaire du cancer, comme cible pour développer un vaccin contre le cancer de la prostate. Pour ce faire, l’anticorps monoclonal 5C4 qui a la capacité de reconnaître la présence de MAGE-A11 dans les tissus fixés et inclus en paraffine a été produit. De plus, l’expression de MAGE-A11 a été analysée sur plusieurs lignées de cellules cancéreuses. Il a été démontré que MAGE-A11 est exprimé dans plusieurs types de cancers notamment dans le cancer du côlon et du cerveau. Finalement, nous avons identifié trois épitopes du CMH classe II HLA-DR1 dans la protéine MAGE-A11 confirmant ainsi l’immunogénicité de cet antigène et son potentiel comme cible pour l’immunothérapie du cancer.

Studies of MHC class I antigen presentation & the origins of the immunopeptidome

La présentation d'antigène par les molécules d'histocompatibilité majeure de classe I (CMHI) permet au système immunitaire adaptatif de détecter et éliminer les agents pathogènes intracellulaires et des cellules anormales. La surveillance immunitaire est effectuée par les lymphocytes T CD8 qui interagissent avec le répertoire de peptides associés au CMHI présentés à la surface de toutes cellules nucléées. Les principaux gènes humains de CMHI, HLA-A et HLA-B, sont très polymorphes et par conséquent montrent des différences dans la présentation des antigènes. Nous avons étudié les différences qualitatives et quantitatives dans l'expression et la liaison peptidique de plusieurs allotypes HLA. Utilisant la technique de cytométrie de flux quantitative nous avons établi une hiérarchie d'expression pour les quatre HLA-A, B allotypes enquête. Nos résultats sont compatibles avec une corrélation inverse entre l'expression allotypique et la diversité des peptides bien que d'autres études soient nécessaires pour consolider cette hypothèse. Les origines mondiales du répertoire de peptides associés au CMHI restent une question centrale à la fois fondamentalement et dans la recherche de cibles immunothérapeutiques. Utilisant des techniques protéogénomiques, nous avons identifié et analysé 25,172 peptides CMHI isolées à partir des lymphocytes B de 18 personnes qui exprime collectivement 27 allotypes HLA-A,B. Alors que 58% des gènes ont été la source de 1-64 peptides CMHI par gène, 42% des gènes ne sont pas représentés dans l'immunopeptidome. Dans l'ensemble, l’immunopeptidome présenté par 27 allotypes HLA-A,B ne couvrent que 17% des séquences exomiques exprimées dans les cellules des sujets. Nous avons identifié plusieurs caractéristiques des transcrits et des protéines qui améliorent la production des peptides CMHI. Avec ces données, nous avons construit un modèle de régression logistique qui prédit avec une grande précision si un gène de notre ensemble de données ou à partir d'ensembles de données indépendants génèrerait des peptides CMHI. Nos résultats montrent la sélection préférentielle des peptides CMHI à partir d'un répertoire limité de produits de gènes avec des caractéristiques distinctes. L'idée que le système immunitaire peut surveiller des peptides CMHI couvrant seulement une fraction du génome codant des protéines a des implications profondes dans l'auto-immunité et l'immunologie du cancer.

Studies of MHC class I antigen presentation & the origins of the immunopeptidome

La présentation d'antigène par les molécules d'histocompatibilité majeure de classe I (CMHI) permet au système immunitaire adaptatif de détecter et éliminer les agents pathogènes intracellulaires et des cellules anormales. La surveillance immunitaire est effectuée par les lymphocytes T CD8 qui interagissent avec le répertoire de peptides associés au CMHI présentés à la surface de toutes cellules nucléées. Les principaux gènes humains de CMHI, HLA-A et HLA-B, sont très polymorphes et par conséquent montrent des différences dans la présentation des antigènes. Nous avons étudié les différences qualitatives et quantitatives dans l'expression et la liaison peptidique de plusieurs allotypes HLA. Utilisant la technique de cytométrie de flux quantitative nous avons établi une hiérarchie d'expression pour les quatre HLA-A, B allotypes enquête. Nos résultats sont compatibles avec une corrélation inverse entre l'expression allotypique et la diversité des peptides bien que d'autres études soient nécessaires pour consolider cette hypothèse. Les origines mondiales du répertoire de peptides associés au CMHI restent une question centrale à la fois fondamentalement et dans la recherche de cibles immunothérapeutiques. Utilisant des techniques protéogénomiques, nous avons identifié et analysé 25,172 peptides CMHI isolées à partir des lymphocytes B de 18 personnes qui exprime collectivement 27 allotypes HLA-A,B. Alors que 58% des gènes ont été la source de 1-64 peptides CMHI par gène, 42% des gènes ne sont pas représentés dans l'immunopeptidome. Dans l'ensemble, l’immunopeptidome présenté par 27 allotypes HLA-A,B ne couvrent que 17% des séquences exomiques exprimées dans les cellules des sujets. Nous avons identifié plusieurs caractéristiques des transcrits et des protéines qui améliorent la production des peptides CMHI. Avec ces données, nous avons construit un modèle de régression logistique qui prédit avec une grande précision si un gène de notre ensemble de données ou à partir d'ensembles de données indépendants génèrerait des peptides CMHI. Nos résultats montrent la sélection préférentielle des peptides CMHI à partir d'un répertoire limité de produits de gènes avec des caractéristiques distinctes. L'idée que le système immunitaire peut surveiller des peptides CMHI couvrant seulement une fraction du génome codant des protéines a des implications profondes dans l'auto-immunité et l'immunologie du cancer.

A review of prostate-specific antigen screening prevalence and risk perceptions for first-degree relatives of men with prostate cancer

First-degree relatives of men with prostate cancer have a higher risk of being diagnosed with prostate cancer than men without a family history. The present review examines the prevalence and predictors of testing in first-degree relatives, perceptions of risk, prostate cancer knowledge and psychological consequences of screening. Medline, PsycInfo and Cinahl databases were searched for articles examining risk perceptions or screening practices of first-degree relatives of men with prostate cancer for the period of 1990 to August 2007. Eighteen studies were eligible for inclusion. First-degree relatives participated in prostate-specific antigen (PSA) testing more and perceived their risk of prostate cancer to be higher than men without a family history. Family history factors (e.g. being an unaffected son rather than an unaffected brother) were consistent predictors of PSA testing. Studies were characterized by sampling biases and a lack of longitudinal assessments. Prospective, longitudinal assessments with well-validated and comprehensive measures are needed to identify factors that cue the uptake of screening and from this develop an evidence base for decision support. Men with a family history may benefit from targeted communication about the risks and benefits of prostate cancer testing that responds to the implications of their heightened risk.