Enforcing dendritic cell vaccines by manipulating the MHC II antigen presentation pathway

Les vaccins à base de cellules dendritiques (DCs) constituent une avenue très populaire en immunothérapie du cancer. Alors que ces cellules peuvent présenter des peptides exogènes ajoutés au milieu, l’efficacité de chargement de ces peptides au le complexe majeur d'histocompatibilité (CMH) de classe II est limitée. En effet, la majorité des molécules du CMH II à la surface des DCs sont très stable et l’échange de peptide spontané est minime. Confinée aux vésicules endosomales, HLA-DM (DM) retire les peptides des molécules du CMH II en plus de leur accorder une conformation réceptive au chargement de peptides. Il est possible, cependant, de muter le signal de rétention de DM de façon à ce que la protéine s’accumule en surface. Nous avons émis l’hypothèse que ce mutant de DM (DMY) sera aussi fonctionnel à la surface que dans la voie endosomale et qu’il favorisera le chargement de peptides exogènes aux DCs. Nous avons utilisé un vecteur adénoviral pour exprimer DMY dans des DCs et avons montrer que la molécule augmente le chargement de peptides. L’augmentation du chargement peptidique par DMY est autant qualitatif que quantitatif. DMY améliore la réponse T auxiliaire (Th) du coté Th1, ce qui favorise l’immunité anti-cancer. Du côté qualitatif, le chargement de peptides résulte en des complexes peptide-CMHII (pCMH) d’une conformation supérieure (conformère). Ce conformère (Type A) est le préféré pour la vaccination et DMY édite avec succès les complexes pCMH à la surface en éliminant ceux de type B, lesquels sont indésirables. La fonction de DM est régulée par HLA-DO (DO). Ce dernier inhibe l’habilité de DM à échanger le peptide CLIP (peptide dérivée de la chaîne invariante) en fonction du pH, donc dans les endosomes tardifs. Mes résultats indiquent que la surexpression de DO influence la présentation des superantigènes (SAgs) dépendants de la nature du peptide. Il est probable que DO améliore indirectement la liaison de ces SAgs au pCMH dû à l’accumulation de complexe CLIP-CMH, d’autant plus qu’il neutralise la polarisation Th2 normalement observée par CLIP. Ensemble, ces résultats indiquent que DMY est un outil intéressant pour renforcer le chargement de peptides exogènes sur les DCs et ainsi générer des vaccins efficaces. Un effet inattendu de DO sur la présentation de certains SAgs a aussi été observé. Davantage de recherche est nécessaire afin de résoudre comment DMY et DO influence la polarisation des lymphocytes T auxiliaires. Cela conduira à une meilleure compréhension de la présentation antigénique et de son étroite collaboration avec le système immunitaire.

Molecular characterization of the contribution of autophagy to antigen presentation using quantitative proteomics

L’autophagie est une voie hautement conservée de dégradation lysosomale des constituants cellulaires qui est essentiel à l’homéostasie cellulaire et contribue à l’apprêtement et à la présentation des antigènes. Les rôles relativement récents de l'autophagie dans l'immunité innée et acquise sous-tendent de nouveaux paradigmes immunologiques pouvant faciliter le développement de nouvelles thérapies où la dérégulation de l’autophagie est associée à des maladies auto-immunes. Cependant, l'étude in vivo de la réponse autophagique est difficile en raison du nombre limité de méthodes d'analyse pouvant fournir une définition dynamique des protéines clés impliquées dans cette voie. En conséquence, nous avons développé un programme de recherche en protéomique intégrée afin d’identifier et de quantifier les proteines associées à l'autophagie et de déterminer les mécanismes moléculaires régissant les fonctions de l’autophagosome dans la présentation antigénique en utilisant une approche de biologie des systèmes. Pour étudier comment l'autophagie et la présentation antigénique sont activement régulés dans les macrophages, nous avons d'abord procédé à une étude protéomique à grande échelle sous différentes conditions connues pour stimuler l'autophagie, tels l’activation par les cytokines et l’infection virale. La cytokine tumor necrosis factor-alpha (TNF-alpha) est l'une des principales cytokines pro-inflammatoires qui intervient dans les réactions locales et systémiques afin de développer une réponse immune adaptative. La protéomique quantitative d'extraits membranaires de macrophages contrôles et stimulés avec le TNF-alpha a révélé que l'activation des macrophages a entrainé la dégradation de protéines mitochondriales et des changements d’abondance de plusieurs protéines impliquées dans le trafic vésiculaire et la réponse immunitaire. Nous avons constaté que la dégradation des protéines mitochondriales était sous le contrôle de la voie ATG5, et était spécifique au TNF-alpha. En outre, l’utilisation d’un nouveau système de présentation antigènique, nous a permi de constater que l'induction de la mitophagie par le TNF-alpha a entrainée l’apprêtement et la présentation d’antigènes mitochondriaux par des molécules du CMH de classe I, contribuant ainsi la variation du répertoire immunopeptidomique à la surface cellulaire. Ces résultats mettent en évidence un rôle insoupçonné du TNF-alpha dans la mitophagie et permet une meilleure compréhension des mécanismes responsables de la présentation d’auto-antigènes par les molécules du CMH de classe I. Une interaction complexe existe également entre infection virale et l'autophagie. Récemment, notre laboratoire a fourni une première preuve suggérant que la macroautophagie peut contribuer à la présentation de protéines virales par les molécules du CMH de classe I lors de l’infection virale par l'herpès simplex virus de type 1 (HSV-1). Le virus HSV1 fait parti des virus humains les plus complexes et les plus répandues. Bien que la composition des particules virales a été étudiée précédemment, on connaît moins bien l'expression de l'ensemble du protéome viral lors de l’infection des cellules hôtes. Afin de caractériser les changements dynamiques de l’expression des protéines virales lors de l’infection, nous avons analysé par LC-MS/MS le protéome du HSV1 dans les macrophages infectés. Ces analyses nous ont permis d’identifier un total de 67 protéines virales structurales et non structurales (82% du protéome HSV1) en utilisant le spectromètre de masse LTQ-Orbitrap. Nous avons également identifié 90 nouveaux sites de phosphorylation et de dix nouveaux sites d’ubiquitylation sur différentes protéines virales. Suite à l’ubiquitylation, les protéines virales peuvent se localiser au noyau ou participer à des événements de fusion avec la membrane nucléaire, suggérant ainsi que cette modification pourrait influer le trafic vésiculaire des protéines virales. Le traitement avec des inhibiteurs de la réplication de l'ADN induit des changements sur l'abondance et la modification des protéines virales, mettant en évidence l'interdépendance des protéines virales au cours du cycle de vie du virus. Compte tenu de l'importance de la dynamique d'expression, de l’ubiquitylation et la phosphorylation sur la fonction des proteines virales, ces résultats ouvriront la voie vers de nouvelles études sur la biologie des virus de l'herpès. Fait intéressant, l'infection HSV1 dans les macrophages déclenche une nouvelle forme d'autophagie qui diffère remarquablement de la macroautophagie. Ce processus, appelé autophagie associée à l’enveloppe nucléaire (nuclear envelope derived autophagy, NEDA), conduit à la formation de vésicules membranaires contenant 4 couches lipidiques provenant de l'enveloppe nucléaire où on retrouve une grande proportion de certaines protéines virales, telle la glycoprotéine B. Les mécanismes régissant NEDA et leur importance lors de l’infection virale sont encore méconnus. En utilisant un essai de présentation antigénique, nous avons pu montrer que la voie NEDA est indépendante d’ATG5 et participe à l’apprêtement et la présentation d’antigènes viraux par le CMH de classe I. Pour comprendre l'implication de NEDA dans la présentation des antigènes, il est essentiel de caractériser le protéome des autophagosomes isolés à partir de macrophages infectés par HSV1. Aussi, nous avons développé une nouvelle approche de fractionnement basé sur l’isolation de lysosomes chargés de billes de latex, nous permettant ainsi d’obtenir des extraits cellulaires enrichis en autophagosomes. Le transfert des antigènes HSV1 dans les autophagosomes a été determine par protéomique quantitative. Les protéines provenant de l’enveloppe nucléaire ont été préférentiellement transférées dans les autophagosome lors de l'infection des macrophages par le HSV1. Les analyses protéomiques d’autophagosomes impliquant NEDA ou la macroautophagie ont permis de decouvrir des mécanismes jouant un rôle clé dans l’immunodominance de la glycoprotéine B lors de l'infection HSV1. Ces analyses ont également révélées que diverses voies autophagiques peuvent être induites pour favoriser la capture sélective de protéines virales, façonnant de façon dynamique la nature de la réponse immunitaire lors d'une infection. En conclusion, l'application des méthodes de protéomique quantitative a joué un rôle clé dans l'identification et la quantification des protéines ayant des rôles importants dans la régulation de l'autophagie chez les macrophages, et nous a permis d'identifier les changements qui se produisent lors de la formation des autophagosomes lors de maladies inflammatoires ou d’infection virale. En outre, notre approche de biologie des systèmes, qui combine la protéomique quantitative basée sur la spectrométrie de masse avec des essais fonctionnels tels la présentation antigénique, nous a permis d’acquérir de nouvelles connaissances sur les mécanismes moléculaires régissant les fonctions de l'autophagie lors de la présentation antigénique. Une meilleure compréhension de ces mécanismes permettra de réduire les effets nuisibles de l'immunodominance suite à l'infection virale ou lors du développement du cancer en mettant en place une réponse immunitaire appropriée.

Cell and nuclear degradation in sweetpotato [Ipomoea batatas (L.) Lam.] root meristems following exposure to salinity

Sodium chloride-induced cell and nuclear degradation in the root meristems of sweetpotato [Ipomoea batatas (L.) Lam.] were determined using fluorescent microscopy and flow cytometry analysis. Two sweetpotato cultivars were grown in liquid Murashige and Skoog medium and subjected to 0 mM and 500 mM NaCl, with or without 15 mM CaCl2, for periods up to 24 h. Changes to the nuclei of root meristematic cells showed a similar pattern of damage to the nuclei using both fluorescent microscopy and flow cytometry analysis. Damage occurring after only a few hours was followed by nuclear degradation at 24 h. Flow cytometry histograms showed a reduction in G1 and G2 nuclei and an increase in degraded nuclei in NaCl-stressed roots. Salinity-induced nuclear degradation was alleviated by the addition of CaCl2.

Non-promoting diterpene esters can induce Epstein-Barr Virus early antigen expression in the Raji cell line

A range of diterpene ester ligands with selective biological activity (e.g., irritant but not tumour promoting) were tested for their ability to induce Epstein-Barr virus (EBV) early antigen expression in the lymphoblastoid Raji cell line. All substituted compounds were found to be capable of inducing some antigen expression at nM−μM levels, including desacetyl-α-sapinine, a compound largely devoid of biological activity. The non-promoting, fluorescent compound, sapintoxin A, was virtually equipotent with promoting compounds. It was concluded that, although the assay has relevance to the specific condition of chronic diterpene ester exposure occurring in conjunction with high EBV infection rates, there was relatively poor correlation with mouse skin tumour promoting potential.

Overexpression of Nrp/b (nuclear restrict protein in brain) suppresses the malignant phenotype in the C6/ST1 glioma cell line

Upon searching for glucocorticoid-regulated cDNA sequences associated with the transformed to normal phenotypic reversion of C6/ST1 rat glioma cells, we identified Nrp/b (nuclear restrict protein in brain) as a novel rat gene. Here we report on the identification and functional characterization of the complete sequence encoding the rat NRP/B protein. The cloned cDNA presented a 1767 nucleotides open-reading frame encoding a 589 aminoacids residues sequence containing a BTB/POZ (broad complex Tramtrack bric-a-brac/Pox virus and zinc finger) domain in its N-terminal region and kelch motifs in its C-terminal region. Sequence analysis indicates that the rat Nrp/b displays a high level of identity with the equivalent gene orthologs from other organisms. Among rat tissues, Nrp/b expression is more pronounced in brain tissue. We show that overexpression of the Nrp/b cDNA in C6/ST1 cells suppresses anchorage independence in vitro and tumorigenicity in vivo, altering their malignant nature towards a more benign phenotype. Therefore, Nrp/b may be postulated as a novel tumor suppressorgene, with possible relevance for glioblastoma therapy. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

The role of apoptosis in the antigen-specific T cell hyporesponsiveness of paracoccidioidomycosis patients

Paracoccidioidomycosis is a deep endemic mycosis associated with an antigen-specific immunodeficiency. To examine the role of apoptosis in this immunodeficiency, peripheral blood mononuclear cells (PBMC) of patients with paracoccidioidomycosis and controls were stimulated with the main antigen of Paracoccidioides brasiliensis (gp43) and an unrelated fungal antigen (from Candida albicans, CMA) and analyzed for annexin V and propidium iodide staining by flow cytometry. Control PBMC proliferated well with both antigens. Patients' PBMC proliferated only with CMA, but presented higher levels of apoptosis with gp43 and CMA than in their own unstimulated cultures. Moreover, gp43-triggered apoptosis in control PBMC was lower than in those of the patients. Thus, patient but not control gp43-stimulated T cells apparently remained anergized and subsequently underwent apoptosis. While CMA-induced apoptosis is likely triggered by activation-induced cell death, this is apparently not the case in gp43-induced apoptosis because of the lack of cell cycling and IL-2 in the gp43-stimulated cultures. However, higher IL-10 levels were found in gp43-stimulated patient PBMC cultures. Addition of a neutralizing anti-IL-10 antibody to the cultures resulted in increased apoptosis levels only in gp43-stimulated patient PBMC cultures. Our results suggest that apoptosis plays a role in the patients' antigen-specific hyporesponsiveness and that IL-10 may have an antiapoptotic role. (C) 2002 Elsevier B.V. (USA).

Presence of autoantibodies against HeLa small nuclear ribonucleoproteins in chagasic and non-chagasic cardiac patients

We detected anti-human small nuclear ribonucleoprotein (snRNP) autoantibodies in chagasic patients by different immunological methods using HeLa snRNPs. ELISA with Trypanosoma cruzi total lysate antigen or HeLa human U small nuclear ribonucleoproteins (UsnRNPs) followed by incubation with sera from chronic chagasic and non-chagasic cardiac patients was used to screen and compare serum reactivity. Western blot analysis using a T. cruzi total cell extract was also performed in order to select some sera for Western blot and immunoprecipitation assays with HeLa nuclear extract. ELISA showed that 73 and 95% of chronic chagasic sera reacted with HeLa UsnRNPs and T. cruzi antigens, respectively. The Western blot assay demonstrated that non-chagasic cardiac sera reacted with high molecular weight proteins present in T. cruzi total extract, probably explaining the 31% reactivity found by ELISA. However, these sera reacted weakly with HeLa UsnRNPs, in contrast to the chagasic sera, which showed autoantibodies with human Sm (from Stefanie Smith, the first patient in whom this activity was identified) proteins (B/B', D1, D2, D3, E, F, and G UsnRNP). Immunoprecipitation reactions using HeLa nuclear extracts confirmed the reactivity of chagasic sera and human UsnRNA/RNPs, while the other sera reacted weakly only with U1snRNP. These findings agree with previously reported data, thus supporting the idea of the presence of autoimmune antibodies in chagasic patients. Interestingly, non-chagasic cardiac sera also showed reactivity with T. cruzi antigen and HeLa UsnRNPs, which suggests that individuals with heart disease of unknown etiology may develop autoimmune antibodies at any time. The detection of UsnRNP autoantibodies in chagasic patients might contribute to our understanding of how they develop upon initial T. cruzi infection.

Cocaine induces cell death and activates the transcription nuclear factor kappa-b in pc12 cells

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Detection and quantification of Duffy antigen on bovine red blood cell membranes using a polyclonal antibody

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Role of flanking sequences and phosphorylation in the recognition of the simian-virus-40 large T-antigen nuclear localization sequences by importin-alpha

The nuclear import of simian-virus-40 large T-antigen (tumour antigen) is enhanced via phosphorylation by the protein kinase CK2 at Ser(112) in the vicinity of the NLS (nuclear localization sequence). To determine the structural basis of the effect of the sequences flanking the basic cluster KKKRK, and the effect of phosphorylation on the recognition of the NLS by the nuclear import factor importin-alpha (Impalpha), we co-crystallized non-autoinhibited Impalpha with peptides corresponding to the phosphorylated and non-phosphorylated forms of the NLS, and determined the crystal structures of the complexes. The structures show that the amino acids N-terminally flanking the basic cluster make specific contacts with the receptor that are distinct from the interactions between bipartite NLSs and Impalpha. We confirm the important role of flanking sequences using binding assays. Unexpectedly, the regions of the peptides containing the phosphorylation site do not make specific contacts with the receptor. Binding assays confirm that phosphorylation does not increase the affinity of the T-antigen NLS to Impalpha. We conclude that the sequences flanking the basic clusters in NLSs play a crucial role in nuclear import by modulating the recognition of the NLS by Impalpha, whereas phosphorylation of the T-antigen enhances nuclear import by a mechanism that does not involve a direct interaction of the phosphorylated residue with Impalpha.

Nuclear alterations associated to programmed cell death in larval salivary glands of Apis mellifera (Hymenoptera : Apidae)

The silk glands of bees are a good model for the study of cell death in insects. With the objective to detect the nuclear features during glandular regression stage, larvae at the last instar and pre-pupae were collected and their silk glands were dissected and processed for ultrastructural analysis and histologically for cytochemical and imunocytochemical analysis. The results showed that the cellular nuclei exhibited characteristics of death by atypical apoptosis as well as autophagic cell death. Among the apoptosis characteristic were: nuclear strangulation with bleb formation in some nuclei, DNA fragmentation in most of the nuclei and nucleolar fragmentation. Centripetal chromatin compaction was observed in many nuclei, forming a perichromatin halo differing from typical apoptotic nuclei. With regards to the characteristics of autophagic-programmed cell death, most relevant was the delay in the collapse of many nuclei. (C) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Distinct localization of T cell Agrin during antigen presentation - evidence for the expression of Agrin receptor(s) in antigen-presenting cells

Agrin is over-expressed by activated and autoimmune T cells, and synergizes with the T cell receptor (TCR) to augment cell activation. In the present study, we show that Agrin accumulates to distinct areas of the plasma membrane and that cell activation causes its redistribution. During antigen presentation, Agrin primarily accumulates to the periphery of the mature immunological synapse, mostly in lamellipodia-like protrusions that wrap around the antigen-presenting cell and, conversely, anti-Agrin sera induced a significant redistribution of TCR at the plasma membrane. We also provide evidence for the expression of Agrin receptors in peripheral blood monocytes, dendritic cells and a fraction of B cells. Interestingly, interferon-a treatment, which induces the expression of Agrin in T cells, also augmented Agrin binding to monocytes. Stimulation of monocytes with recombinant Agrin induced the clustering of surface receptors, including major histocompatibility complex class II, activation of intracellular signalling cascades, as well as enhanced dsRNA-induced expression of pro-inflammatory cytokines interleukin-6 and tumour necrosis factor-a. Collectively, these results confirm the location of Agrin at the immunological synapse between T cells and antigen-presenting cells and justify further characterization of its receptors in the immune system.