Oligomerization of CD4 is required for stable binding to class II major histocompatibility complex proteins but not for interaction with human immunodeficiency virus gp120.

Previous studies have failed to detect an interaction between monomeric soluble CD4 (sCD4) and class II major histocompatibility complex (MHC) proteins, suggesting that oligomerization of CD4 on the cell surface may be required to form a stable class II MHC binding site. To test this possibility, we transfected the F43I CD4 mutant, which is incapable of binding to class II MHC or human immunodeficiency virus (HIV) gp120, into COS-7 cells together with wild-type CD4 (wtCD4). Expression of F43I results in a dominant negative effect: no class II MHC binding is observed even though wtCD4 expression is preserved. Apparently, F43I associates with wtCD4 oligomers and interferes with the formation of functional class II MHC binding structures. In contrast, F43I does not affect the binding of gp120 to wtCD4, implying that gp120 binds to a CD4 monomer. By production and characterization of chimeric CD4 molecules, we show that domains 3 and/or 4 appear to be involved in oligomerization. Several models of the CD4-class II MHC interaction are offered, including the possibility that one or two CD4 molecules initially interact with class II MHC dimers and further associate to create larger complexes important for facilitating T-cell receptor crosslinking.

Human immunodeficiency virus 1 reservoir in CD4+ T cells is restricted to certain V beta subsets.

The human immunodeficiency virus 1 (HIV-1) replicates more efficiently in T-cell lines expressing T-cell receptors derived from certain V beta genes, V beta 12 in particular, suggesting the effects of a superantigen. The targeted V beta 12 subset was not deleted in HIV-1-infected patients. It was therefore possible that it might represent an in vivo viral reservoir. Viral load was assessed by quantitative PCR with gag primers and with an infectivity assay to measure competent virus. It was shown that the tiny V beta 12 subset (1-2% of T cells) often has a higher viral load than other V beta subsets in infected patients. Selective HIV-1 replication in V beta 12 cells was also observed 6-8 days after in vitro infection of peripheral blood lymphocytes from normal, HIV-1 negative donors. Viral replication in targeted V beta subsets may serve to promote a biologically relevant viral reservoir.

SPC3, a synthetic peptide derived from the V3 domain of human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) gp120, inhibits HIV-1 entry into CD4+ and CD4- cells by two distinct mechanisms.

The third variable region (V3 loop) of gp120, the HIV-1 surface envelope glycoprotein, plays a key role in HIV-1 infection and pathogenesis. Recently, we reported that a synthetic multibranched peptide (SPC3) containing eight V3-loop consensus motifs (GPGRAF) inhibited HIV-1 infection in both CD4+ and CD4- susceptible cells. In the present study, we investigated the mechanisms of action of SPC3 in these cell types--i.e., CD4+ lymphocytes and CD4- epithelial cells expressing galactosylceramide (GalCer), an alternative receptor for HIV-1 gp120. We found that SPC3 was a potent inhibitor of HIV-1 infection in CD4+ lymphocytes when added 1 h after initial exposure of the cells to HIV-1, whereas it had no inhibitory effect when present only before and/or during the incubation with HIV-1. These data suggested that SPC3 did not inhibit the binding of HIV-1 to CD4+ lymphocytes but interfered with a post-binding step necessary for virus entry. In agreement with this hypothesis, SPC3 treatment after HIV-1 exposure dramatically reduced the number of infected cells without altering gp120-CD4 interaction or viral gene expression. In contrast, SPC3 blocked HIV-1 entry into CD4-/GalCer+ human colon epithelial cells when present in competition with HIV-1 but had no effect when added after infection. Accordingly, SPC3 was found to inhibit the binding of gp120 to the GalCer receptor. Thus, the data suggest that SPC3 affects HIV-1 infection by two distinct mechanisms: (i) prevention of GalCer-mediated HIV-1 attachment to the surface of CD4-/GalCer+ cells and (ii) post-binding inhibition of HIV-1 entry into CD4+ lymphocytes.

Avaliação fenotípica das células T CD4+ reguladoras, Th17, Th22 e Tc22 nos indivíduos expostos não infectados por HIV-1

INTRODUÇÃO: A infecção por HIV-1 é um grave problema de saúde pública causando elevada taxa de morbidade e mortalidade. Entretanto, alguns indivíduos são considerados resistentes à infecção por HIV-1, mesmo após repetidas exposições ao vírus. Vários fatores imunológicos e genéticos podem estar associados a resistência à infecção, como ativação de componentes da imunidade inata e também devido ao baixo perfil de ativação das células T. É possível que nos indivíduos expostos e não infectados por HIV-1 (ENI) ocorra uma importante atuação das células T secretoras de IL-17 e IL-22, e também as células T reguladoras, pois são necessárias para a manutenção e homeostase das mucosas associadas ao intestino (GALT). OBJETIVO: Avaliar o fenótipo e a função de células TCD4+ e TCD8+ em casais sorodiscordante ao HIV-1, compostos por indivíduos ENI e os parceiros infectados por HIV-1. MÉTODOS: Os casais sorodiscordantes ao HIV-1, consistiam de 23 indivíduos expostos não-infectados (ENI), 14 mulheres e 9 homens, com mediana de 41 anos e 21 parceiros infectados por HIV-1 (HIV), 20 homens e 1 mulher com mediana de 41 anos. Os controles saudáveis foram 24 indivíduos (14 mulheres e 10 homens) com mediana de 37 anos. Os casais sorodiscordantes foram compostos por 16 heterossexuais e 7 homossexuais, com tempo de relacionamento de 13 anos. As frequências de células Th17, Th22 e Tc22, as células T polifuncionais foram analisadas em células mononucleares (CMNs) do sangue periférico, estimulados com peptídeos da região Gag do HIV-1 e da enterotoxina B do Staphylococcus aureus (SEB), a frequência de células T reguladoras, o perfil fenotípico de exaustão/diferenciação e a expressão da integrina alfa4?7 e CCR9 em células T, foram realizados por citometria de fluxo. RESULTADOS: No grupo HIV, as células T CD4+ e CD8+ do sangue periférico mostrou maior frequência de CD95 e PD-1 e baixa expressão de CD127 comparado ao grupo ENI e controle. A frequência de células Th17 em CMNs aumentou nos grupos ENI e HIV-1 na condição sem estímulo, contudo, após estímulo com os peptídeos da região p24 da Gag do HIV-1 induziu resposta somente no grupo HIV-1. O grupo ENI mostrou resposta antígeno-especifica somente para IL-22. Além disto, avaliando as células Tc22 e Th22, foi verificado aumento da resposta aos peptídeos da Gag e também ao SEB, nos grupos HIV e ENI. A presença de células T polifuncionais antígeno-especificas, secretoras de 5-4 citocinas, foi detectada apenas em células T CD38+ no grupo HIV, enquanto os indivíduos ENI mostraram resposta polifuncional por células T CD38- somente ao estímulo policlonal por SEB. Uma diminuição do número absoluto de células T reguladoras (CD4+CD25+CD127low/-Foxp3+) foi detectada no grupo HIV comparado ao ENI e controle, com maior expressão de moléculas HLA-DR e CD95. Além disto, foi detectado diminuição na frequência de células TCD8+ ?4?7+ no grupo ENI e de células TCD4+ alfa4beta7+ nos grupos ENI e HIV. Houve uma correlação positiva entre as células Tc22 e Th22 com as células TCD8+ e TCD4+ que expressam alfa4beta7, no grupo ENI e HIV-1. CONCLUSÃO: Os indivíduos ENI são capazes de desenvolver resposta antígeno-específicas relacionadas com a IL-22, que possui importante função na imunidade de mucosas. Além disto, mostram presença de células T polifuncionais com baixo perfil de ativação a estímulo policlonal. Os dados evidenciam que os indivíduos ENI, mostram indução de células Tc22, aumento de expressão de moléculas de migração para o intestino e equilíbrio entre as células efetoras e Treg, que em conjunto, devem exercer importante papel para a resistência à infecção por HIV-1

Étude du rôle des régions variables 4 et 5 dans les changements de conformation de la gp120 du VIH-1

Le VIH infecte les cellules par fusion de sa membrane avec la membrane de la cellule cible. Cette fusion est effectuée par les glycoprotéines de l'enveloppe (Env) qui sont synthétisées en tant que précurseur, gp160, qui est ensuite clivé en gp120 et gp41. La protéine gp41 est la partie transmembranaire du complexe de l'enveloppe et l’ancre à la particule virale alors que la gp120 assure la liaison au récepteur cellulaire CD4 et corécepteur CCR5 ou CXCR4. Ces interactions successives induisent des changements de conformation d’Env qui alimentent le processus d'entrée du virus conduisant finalement à l'insertion du peptide de fusion de la gp41 dans la membrane de la cellule cible. La sous-unité extérieure gp120 contient cinq régions variables (V1 à V5), dont trois (V1, V2 et V3) étant capables d’empêcher l’adoption spontanée de la conformation liée à CD4. Cependant, le rôle de régions variables V4 et V5 vis-à-vis de ces changements de conformation reste inconnu. Pour étudier leur effet, des mutants de l'isolat primaire de clade B YU2, comprenant une délétion de la V5 ou une mutation au niveau de tous les sites potentiels de N-glycosylation de la V4 (PNGS), ont été générés. L'effet des mutations sur la conformation des glycoprotéines d'enveloppe a été analysé par immunoprécipitation et résonance de plasmon de surface avec des anticorps dont la liaison dépend de la conformation adopté par la gp120. Ni le retrait des PNGS de la V4 ni la délétion de V5 n’a affecté les changements conformationnels d’Env tels que mesurés par ces techniques, ce qui suggère que les régions variables V1, V2 et V3 sont les principaux acteurs dans la prévention de l’adoption de la conformation lié de CD4 d’Env.

Modulation allostérique du récepteur FP dans le cancer colorectal

Les prostaglandines modulent d’importants rôles physiologiques. Elles sont aussi impliquées dans le développement d’une variété de conditions pathologiques telles l’inflammation, la douleur et le cancer. La prostaglandine PGF2α et son récepteur (récepteur FP) se trouvent impliqué dans la modulation de nombreuses pathologies tels lors de l’accouchement préterme et le cancer colorectal. Récemment, nous avons fait partie d’un groupe de recherche ayant développé des modulateurs allostériques du récepteur FP. Dans une première étude, l’action du PGF2α sur le déclenchement des contractions myométriales a été évaluée, car peu d’information est connue sur la signalisation de cette prostaglandine lors de l’accouchement. Ainsi, nous avons utilisé un peptidomimétique de la deuxième boucle extracellulaire, dénommée PDC113.824. Nos résultats ont démontré que le PDC113.824 permettait de retarder la mise bas chez des souris gestantes, mais agissait de manière différente sur les multiples voies de signalisation de la PGF2α. Ainsi, le PDC113.824 inhibait la voie RhoA-ROCK, dépendante de l’activation de la protéine Gα12 par le. Les protéines RhoA-ROCK sont des acteurs clés dans le remodelage du cytosquelette d’actine et des contractions myométriales lors de l’accouchement. De plus, le PDC113.824 en présence de PGF2α agit comme un modulateur positif sur la voie dépendante de l’activation de la protéine Gαq. Le PDC113.824 serait donc un modulateur allostérique non compétitif possédant des actions à la fois de modulateurs positifs et négatifs sur la signalisation du récepteur FP Dans une seconde étude, des analogues du PDC113.824 ont été conçus et analysés dans un second modèle pathologique, le cancer colorectal. Ce cancer possède de hauts niveaux de récepteur FP. Nous avons donc étudié le rôle du récepteur FP dans le développement et la progression du cancer colorectal et l’effet de modulateurs allostériques. Il est généralement accepté que dans le cancer colorectal, la prostaglandine PGE2 permet la croissance et l’invasion tumorale, ainsi que l’angiogenèse. Toutefois, peu d’informations sont connues sur le rôle du PGF2α dans le cancer colorectal. C’est dans ce contexte que nous avons décidé d’examiner la contribution de ce récepteur dans la progression du cancer colorectal et cherché à déterminer si la modulation des fonctions du récepteur FP a un impact sur la croissance de tumeurs colorectales. Nos recherches ont révélé que l’activation du récepteur FP permet la migration et la prolifération de plusieurs lignées cellulaires humaines et murines d’adénocarcinomes colorectaux. Dans ce contexte, nos expériences ont démontré que la migration des cellules cancéreuses était dépendante de l’activation de la voie Rho. Nos résultats démontrent qu’en effet, l’activation de RhoA, une petite GTPase clé de la voie Gα12, est inhibée de façon sélective par nos composés. De plus, nos molécules allostériques sont également efficaces pour inhiber la voie de signalisation de la ß-caténine, une protéine impliquée dans la genèse du cancer colorectal. In vivo, le traitement de souris avec un des ces modulateurs a permis une inhibition effective de la croissance tumorale. Dans l’ensemble, nos résultats suggèrent donc que les modulateurs allostériques des récepteurs FP pourraient constituer une nouvelle classe de médicaments utilisés pour le traitement du cancer colorectal.

L’importance de la coopération de TRAF1 et LSP1 en aval du récepteur 4-1BB(CD137) pour la survie des lymphocytes

4-1BB (CD137) est un membre de la superfamille TNFR qui est impliqué dans la transmission des signaux de survie aux lymphocytes. TRAF1 est une protéine adaptatrice qui est recrutée par 4-1BB et autres TNFRs et est caractérisée par une expression très restreinte aux lymphocytes, cellules dendritiques et certaines cellules épithéliales. TRAF1 est nécessaire pour l’expansion et la survie des cellules T mémoire en présence d'agonistes anti-4-1BB in vivo. De plus, TRAF1 est requise en aval de 4-1BB pour activer (phosphoryler) la MAP kinase Erk impliquée dans la régulation de la molécule pro-apoptotique Bim. Suite à l’activation du récepteur 4-1BB, TRAF1 et ERK sont impliqués dans la phosphorylation de Bim et la modulation de son expression. L’activation et la régulation de TRAF1 et Bim ont un rôle important dans la survie des cellules T CD8 mémoires. Dans cette étude, nous avons utilisé une approche protéomique afin de pouvoir identifier de nouveaux partenaires de liaison de TRAF1. Utilisant cette stratégie, nous avons identifié que LSP1 (Leukocyte Specific Protein 1) est recruté dans le complexe de signalisation 4-1BB de manière TRAF1 dépendante. Une caractérisation plus poussée de l’interaction entre TRAF1 et LSP1 a montré que LSP1 lie la région unique N-terminal de TRAF1 de façon indépendante de la région conservée C-terminal. À l’instar des cellules T déficientes en TRAF1, les cellules T déficientes en LSP1 ne sont pas capables d’activer ERK en aval de 4-1BB et par conséquent ne peuvent pas réguler Bim. Ainsi, TRAF1 et LSP1 coopèrent en aval de 4-1BB dans le but d’activer ERK et réguler en aval les niveaux de Bim dans les cellules T CD8. Selon la littérature, le récepteur 4-1BB n’est pas exprimé à la surface des cellules B murines, mais le récepteur 4-1BB favorise la prolifération et la survie des cellules B humaines. Cependant, il est important d'étudier l'expression du récepteur 4-1BB dans les cellules B murines afin de disposer d'un modèle murin et de prédire la réponse clinique à la manipulation de 4-1BB. En utilisant différentes stimulations de cellules B murines primaires, nous avons identifié que le récepteur 4-1BB est exprimé à la surface des cellules B de souris suite à une stimulation avec le LPS (Lipopolysaccharides). Une caractérisation plus poussée a montré que le récepteur 4-1BB est induit dans les cellules B murines d'une manière dépendante de TLR4 (Toll Like Receptor 4). Collectivement, notre travail a démontré que la stimulation avec le LPS induit l’expression du récepteur 4-1BB à la surface des cellules B murines, menant ainsi à l'induction de TRAF1. De plus, TRAF1 et LSP1 coopèrent en aval de 4-1BB pour activer la signalisation de la Map kinase ERK dans les cellules B murines de manière similaire aux cellules T. Les cellules B déficientes en TRAF1 et les cellules B déficientes en LSP1 ne sont pas en mesure d'activer la voie ERK en aval de 4-1BB et montrent un niveau d’expression du récepteur significativement diminué comparé aux cellules B d’une souris WT. Ainsi, TRAF1 et LSP1 sont nécessaires pour une expression maximale du récepteur 4-1BB à la surface cellulaire de cellules B murines et coopèrent en aval de 4-1BB afin d'activer la cascade ERK dans les cellules B murines.

Effet du CP-3(iv), un ligand du récepteur CD36, sur le stress oxydatif suite à une ischémie cardiaque transitoire chez la souris

Le récepteur éboueur CD36 facilite l’internalisation des acides gras libres non estérifiés (AGNE) au niveau des tissus cardiaque et périphériques. Lors d’une ischémie-reperfusion du myocarde (MI/R), les dommages produits sont en partie liés à l’internalisation des AGNE et à la production d’espèces réactives de l’oxygène, contrairement à ce qui est observé chez des souris déficientes en CD36 (CD36-/-). Nous avons émis l’hypothèse selon laquelle le CP-3(iv), un ligand synthétique du récepteur CD36, exercerait un effet cardioprotecteur en réduisant la taille de la zone myocardique infarcie lors d’une ischémie transitoire du myocarde. Nos objectifs étaient 1) de déterminer l’effet cardioprotecteur du CP-3(iv) et 2) de définir son mécanisme. Pour cela, des études in vivo et ex vivo ont été faites. Des souris de type sauvage ont été traitées avec le CP-3(iv) (289 nmol/kg) par voie sous-cutanée pendant 14 jours avant d’être soumises à 30 minutes d’ischémie suivant la ligature de l’artère coronaire gauche descendante et de sa reperfusion pendant une période de 6 ou 48 heures. De plus, des coeurs isolés de souris ont été perfusés 30 minutes, suivi de 40 minutes à faible débit (10%) et de 30 minutes de reperfusion pendant laquelle le coeur est perfusé avec le CP-3(iv) à une concentration de 10-6 M. Nos travaux ont montré que l’effet cardioprotecteur d’un traitement préventif par le CP-3(iv) permet de diminuer la taille de l’infarctus et préserve l’hémodynamie cardiaque de façon dépendante du CD36 puisque cet effet est non visible chez les souris CD36-/-. De plus, le CP-3(iv) exerce non seulement un effet systémique, mais aussi un effet cardioprotecteur direct sur le coeur isolé.

Short Peptide Vaccine Induces CD4+ T Helper Cells in Patients with Different Solid Cancers

Previous cancer vaccination trials often aimed to activate CD8(+) cytotoxic T-cell (CTL) responses with short (8-10mer) peptides and targeted CD4(+) helper T cells (TH) with HLA class II-binding longer peptides (12-16 mer) that were derived from tumor antigens. Accordingly, a study of immunomonitoring focused on the detection of CTL responses to the short, and TH responses to the long, peptides. The possible induction of concurrent TH responses to short peptides was widely neglected. In a recent phase I vaccination trial, 53 patients with different solid cancers were vaccinated with EMD640744, a cocktail of five survivin-derived short (9- or 10-mer) peptides in Montanide ISA 51VG. We monitored 49 patients and found strong CD8(+) T-cell responses in 63% of the patients. In addition, we unexpectedly found CD4(+) TH cell responses against at least two of the five short peptides in 61% (23/38) of the patients analyzed. The two peptides were recognized by HLA-DP4- and HLA-DR-restricted TH1 cells. Some short peptide-reactive (sp)CD4 T cells showed high functional avidity. Here, we show that a short peptide vaccine is able to activate a specific CD4(+) T-cell repertoire in many patients, facilitating a strong combined CD4(+)/CD8(+) T-cell response. Cancer Immunol Res; 4(1); 18-25. ©2015 AACR.

Mapping the determinants in owl monkey CD4 and CCR5 that allow entry of early-stage HIV-1 Env variants

Thesis (Master's)--University of Washington, 2016-06

A major quantitative trait locus for CD4-CD8 ratio is located on chromosome 11

CD4-CD8 ratio is an important diagnostic measure of immune system functioning. In particular, CD4-CD8 ratio predicts the time taken for progression of HIV infection to acquired immune deficiency syndrome (AIDS) and the long-term survival of AIDS patients. To map genes that regulate differences between healthy individuals in CD4-CD8 ratio, we typed 757 highly polymorphic microsatellite markers at an average spacing of similar to5 cM across the genome in 405 pairs of dizygotic twins at ages 12, 14 and 16. We used multipoint variance components linkage analysis to test for linkage between marker loci and CD4-CD8 ratio at each age. We found suggestive evidence of linkage on chromosome 11p in 12-year-old twins (LOD=2.55, P=0.00031) and even stronger evidence of linkage in the same region at age 14 (LOD 3.51, P=0.00003). Possible candidate genes include CD5 and CD6, which encode cell membrane proteins involved in the positive selection of thymocytes. We also found suggestive evidence of linkage at other areas of the genome including regions on chromosomes 1, 3, 4, 5, 6, 12, 13, 15, 17 and 22.

Cross-reactive recognition of human and primate cytomegalovirus sequences by human CD4 cytotoxic T lymphocytes specific for glycoprotein B and H

Although the importance of CD4(+) T cell responses to human cytonnegalovirus (HCMV) has recently been recognized in transplant and immunosuppressed patients, the precise specificity and nature of this response has remained largely unresolved. In the present study we have isolated CD4(+) CTL which recognize epitopes from HCMV glycoproteins gB and gH in association with two different HLA-DR antigens, DRA1*0101/DRB1*0701 (DR7) and DRA1*0101/DRB1*1101 (DR11). Comparison of amino acid sequences of HICMV isolates revealed that the gB and gH epitope sequences recognized by human CD4(+) T cells were not only conserved in clinical isolates from HCMV but also in CMV isolates from higher primates (chimpanzee, rhesus and baboon). Interestingly, these epitope sequences from chimpanzee, rhesus and baboon CMV are efficiently recognized by human CD4(+) CTL. More importantly, we show that gB-specific T cells from humans can also efficiently lyse pepticle-sensitized Patr-DR7(+) cells from chimpanzees. These findings suggest that conserved gB and gH epitopes should be considered while designing a prophylactic vaccine against HCMV. In addition, they also provide a functional basis for the conservation of MHC class 11 lineages between humans and Old World primates and open the possibility for the use of such primate models in vaccine development against HCMV.

Analysis of the effect of different NKT cell subpopulations on the activation of CD4 and CD8 T cells, NK cells, and B cells

Objective. NKT cells have diverse immune regulatory functions including activation of cells involved in Th1- and Th2-type immune activities. Most previous studies have investigated the functions of NKT cells as a single family but more recent evidence indicates the distinct functional properties of NKT cell subpopulation. This study aims to determine whether NKT cell subpopulations have different stimulatory activities on other immune cells that may affect the outcome of NKT cell-based immunotherapy. Methods. NKT cells and NKT cell subpopulations (CD4(+)CD8(-), CD4(-)CD8(+), CD4(-)CD8(+)) were cocultured with PBMC and their activities on immune cells including CD4(+) and CD8(+) T cells, NK cells, and B cells were assessed by flow cytometry. The production of cytokines in culture was measured by enzyme-linked immunsorbent assay. Results. The CD4(+)CD8(-) NKT cells demonstrated substantially greater stimulatory activities on CD4(+) T cells, NK cells, and B cells than other NKT cell subsets. The CD4(-)CD8(+) NKT cells showed the greatest activity on CD8(+) T cells, and were the only NKT cell subset that activated these immune cells. The CD4(-)CD8(-) NKT cells showed moderate stimulatory activity on CD4(+) T cells and the least activity on other immune cells. Conclusion. The results here suggest that NKT cell subpopulations differ in their abilities to stimulate other immune cells. This highlights the potential importance of manipulating specific NKT cell subpopulations for particular therapeutic situations and of evaluating subpopulations, rather than NKT cells as a group, during investigation of a possible role of NKT cells in various disease settings. (c) 2006 International Society for Experimental Hematology. Published by Elsevier Inc.