Melanosomal targeting sequences from gp100 are essential for MHC class II-restricted endogenous epitope presentation and mobilization to endosomal compartments

CD4+ T lymphocytes play an important role in CD8+ T cell-mediated responses against tumors. Considering that about 20% of melanomas express major histocompatibility complex (MHC) class II, it is plausible that concomitant antigenic presentation by MHC class I and class II complexes shapes positive (helper T cells) or negative (regulatory T cells) anti-tumor responses. Interestingly, gp100, a melanoma antigen, can be presented by both MHC class I and class II when expressed endogenously, suggesting that it can reach endosomal/MHC class II compartments (MIIC). Here, we demonstrated that the gp100 putative amino-terminal signal sequence and the last 70 residues in carboxy-terminus, are essential for MIIC localization and MHC class II presentation. Confocal microscopy analyses confirmed that gp100 was localized in LAMP-1+ endosomal/MIIC. Gp100-targeting sequences were characterized by deleting different sections in the carboxy-terminus (residues 590 to 661). Transfection in 293T cells, expressing MHC class I and class II molecules, revealed that specific deletions in carboxy-terminus resulted in decreased MHC class II presentation, without effects on MHC class I presentation, suggesting a role in MIIC trafficking for these deleted sections. Then, we used these gp100-targeting sequences to mobilize the green fluorescent protein (GFP) to endosomal compartments, and to allow MHC class II and class I presentation of minimal endogenous epitopes. Thus, we concluded that these specific sequences are MIIC targeting motifs. Consequently, these sequences could be included in expression cassettes for endogenously expressed tumor or viral antigens to promote MHC class II and class I presentation and optimize in vivo T cell responses, or as an in vitro tool for characterization of new MHC class II epitopes.

Régulation des chaperons de la présentation antigénique par ubiquitination

La chaîne invariante forme un complexe nonamérique avec les molécules classiques du CMH de classe II. HLA-DM et HLA-DO, des molécules non-classiques de classe II, sont aussi impliquées dans la présentation des peptides antigéniques aux lymphocytes T. Ces molécules chaperones de la présentation antigénique modulent la capacité d’une cellule à présenter des antigènes par les moloécules classiques du CMH de classe II. La régulation transcriptionnelle des molécules chaperones, tout comme celle des autres molécules du CMH de classe II, est assurée par le transactivateur CIITA. La molécule HLA-DR peut être régulée négativement de manière post-traductionnelle par ubiquitination grâce à l’enzyme E3 ubiquitine ligase MARCH1. Celle-ci est induite par l’interleukine-10 dans les monocytes. L’objectif de ce projet était de déterminer si l’ubiquitination par MARCH1 peut aussi réguler l’expression des molécules chaperones de la présentation antigénique. Les expériences furent réalisées dans le contexte de co-transfections en cellules HEK293T. L’expression des molécules fut évaluée par immunomarquages et cytométrie de flux. Il a été montré que l’isoforme p33 de la chaîne invariante est régulé négativement en présence de MARCH1 à partir de la surface cellulaire, causant ainsi sa dégradation. Tel que démontré par l’utilisation d’un mutant dépourvu de queue cytoplasmique, cette dernière région n’est pas indispensable à ce phénomène. Une hypothèse est qu’une molécule non-identifiée, associée à Ii, serait ubiquitinée par MARCH1, l’entraînant dans sa régulation négative. Il fut déterminer que cette molécule n’était pas CXCR2, un récepteur pouvant être impliqué, avec la chaîne invariante et CD44, en tant que récepteur de MIF (Macrophage Inhibitory Factor). Il fut aussi montré que HLA-DO peut être ciblé par MARCH1 mais ceci ne semble pas être un phénomène dominant; l’expression des complexes DO/DM n’étant pas affectée bien qu’ils entrent en interaction avec MARCH1. L’expression de HLA-DM n’est pas affectée par MARCH1. Il n’a toutefois pas été déterminé hors de tout doute si MARCH1 peut modifier DM; des résultats obtenus avec une queue cytoplasmique de DM possédant une lysine laissant suggérer qu’il est possible que MARCH1 interagisse avec DM. Dans l’ensemble, les travaux démontrent que l’ubiquitination par MARCH1 joue un rôle dans la régulation post-transcriptionnelle de la chaîne invariante p33 mais pas HLA-DO et HLA-DM.

Réponse cellulaire pan-spécifique : analyse de la présentation d’antigènes conservés du virus de l’influenza

Les méthodes de vaccination actuelles contre l’influenza, axées sur la réponse à anticorps dirigée contre des antigènes hautement variables, nécessitent la production d’un vaccin pour chaque nouvelle souche. Le défi est maintenant de stimuler simultanément une réponse cellulaire pan-spécifique ciblant des antigènes conservés du virus, tel que la protéine de la matrice (M1) ou la nucléoprotéine (NP). Or, la présentation antigénique de ces protéines est peu définie chez l’humain. Nous avons analysé la présentation endogène par les complexes majeurs d’histocompatibilité de classes (CMH)-I et -II de M1 et de NP. Ainsi, les protéines M1 et NP ont été exprimées dans des cellules présentatrices d’antigènes (CPAs). Notamment, des épitopes de M1 et de NP endogènes peuvent être présentées par CMH-I et -II, ce qui résulte en une activation respectivement de lymphocytes T CD8+ et CD4+ précédemment isolés. Étant donné l’importance des lymphocytes T CD4+ dans la réponse cellulaire, nous avons cloné M1 ou NP en fusion avec des séquences de la protéine gp100 permettant la mobilisation vers les compartiments du CMH-II sans affecter la présentation par CMH-I. Des CPAs exprimant de façon endogène ces constructions modifiées ou sauvages ont ensuite été utilisées pour stimuler in vitro des lymphocytes T humains dont la qualité a été évaluée selon la production de cytokines et la présence de molécules de surface (ELISA ou marquage de cytokines intracellulaire). Nous avons observé une expansion de lymphocytes T CD8+ et CD4+ effecteurs spécifiques sécrétant diverses cytokines pro-inflammatoires (IFN-γ, TNF, MIP-1β) dans des proportions comparables avec une présentation par CMH-II basale ou améliorée. Cette qualité indépendante du niveau de présentation endogène par CMH-II de M1 et de NP des lymphocytes T CD4+ et CD8+ suggère que cette présentation est suffisante à court terme. En outre, la présentation endogène de M1 et NP a permis de stimuler des lymphocytes T spécifiques à des épitopes conservés du virus, tel qu’identifié à l’aide une méthode d’identification originale basée sur des segments d’ARNm, « mRNA PCR-based epitope chase (mPEC) ». Ensemble, ces nouvelles connaissances sur la présentation antigénique de M1 et de NP pourraient servir à établir de nouvelles stratégies vaccinales pan-spécifiques contre l’influenza.

MARCH1 : new insights in the activation of B cells

L’implication des cellules B dans le développement de l’auto-immunité ne cesse d’être illustrée par de récentes publications. Les cellules présentent des peptides du soi aux cellules T auto-réactives ce qui mène à la production de cytokines pro-inflammatoires et d’anticorps auto-réactifs. Dans le présent document, nous explorons la présentation antigénique et la modification post-traductionnelle du complexe majeur d’histocompatibilité II (CMH-II). MARCH1 est une E3 ubiquitine ligase qui cible le CMH-II et le relocalise le complexe vers les endosomes de recyclage. Ainsi, MARCH1 est un inhibiteur de la présentation d’antigènes exogènes. Ici, nous démontrons que MARCH1 est exprimé seulement dans la sous-population des cellules B folliculaires et que cette expression est perdue lors de l’entrée dans les centres germinatifs. Nous proposons que MARCH1 établie une barrière de formation de centres germinatifs. Nous démontrons le lien entre MARCH1 et la hausse de CMH-II à la surface des cellules B à la suite d’un traitement à l’IL-10. De plus, nous avons testé plusieurs stimuli activateurs des cellules B et démontrons que MARCH1 est régulé à la baisse dans tous les cas. De plus, nous mettons en valeurs le rôle de la voie canonique d’activation de NF-κB dans cette régulation de MARCH1. Finalement, nous avons développé un système de lentivirus exprimant MARCH1 qui nous permet de forcer l’expression de MARCH1 dans des cellules réfractaires à la transfection. Nous discutons de l’implication de cette régulation du CMH-II par MARCH1 dans le développement de maladies auto-immunes.

Impact de l’expression de l’isoforme p35 de la chaîne invariante humaine chez des souris déficientes en CD74 endogène

La chaîne invariante (Ii ; CD74) est une protéine membranaire de type II qui joue un rôle majeur dans la présentation antigénique. Dans le réticulum endoplasmique (RE), Ii favorise l’assemblage du CMH II et prévient la liaison indésirable de polypeptides. Grâce à son motif di-leucine, la chaîne invariante cible le CMH II dans les endosomes. Une fois dans ces compartiments acides, Ii est dégradé, permettant la liaison de peptides de forte affinité qui seront ensuite présentés aux cellules T CD4+. Chez les souris déficientes en Ii murin (mIi), le CMH II présente une conformation non compacte typique des molécules vides ou liées faiblement à un peptide. Le transport du CMH II est aberrant ce qui conduit à une réduction de son expression en surface ainsi qu’à un défaut de présentation antigénique. De plus, Ii diversifie le répertoire de peptides et assure la sélection thymique des cellules T CD4+. Enfin, il a un rôle dans la maturation des cellules B et les souris déficientes en Ii présentent des nombres réduits de cellules B matures folliculaires (FO). L’isoforme mineure humaine p35 (Iip35) n’existe pas chez la souris et possède une extension cytoplasmique de 16 acides aminés contenant un motif R-x-R de rétention dans le RE. La sortie du RE est conditionnelle à la liaison du CMH II qui permet de masquer le motif de rétention. Iip35 agit comme dominant et impose la rétention aux autres isoformes d’Ii. Cependant, le rôle physiologique du motif R-x-R et, plus globalement, celui d’Iip35, demeurent nébuleux. Pour mieux cerner la fonction d’Iip35, nous avons généré des souris transgéniques (Tg) exprimant l’isoforme humaine Iip35 et avons analysé la conformation et le trafic du CMH II, la sélection thymique et la maturation des cellules B ainsi que la présentation antigénique. Nos résultats ont démontré qu’Iip35 favorise l’assemblage du CMH II dans le RE. Il induit également une conformation compacte du CMH II et augmente l’expression du CMH II en surface. De plus, Iip35 cible le CMH II dans les endosomes où un peptide de forte affinité se lie dans la niche peptidique. Par ailleurs, Iip35 diversifie le répertoire de peptides et rétablit totalement la sélection des cellules T CD4+ ainsi que le niveau d’expression du TCR de ces dernières. Iip35 restaure également la présentation antigénique de l’ovalbumine dont la présentation requiert l’expression d’Ii. Par contre, Iip35 rétablit la présentation des superantigènes mais à un niveau moindre que celui des souris sauvages. Ensuite, Iip35 permet le rétablissement de la sélection des cellules iNKT démontrant qu’il assiste la présentation des lipides par les molécules CD1d. Enfin, les résultats ont démontré qu’Iip35 restaure le développement des cellules B matures folliculaires (FO) mais pas celui des cellules B de la zone marginale. Ceci suggère qu’Iip35 est capable d’induire le développement des cellules FO sans stimulation préalable par le MIF (macrophage migration inhibitory factor). Ainsi, l’ensemble de ces résultats démontre qu’Iip35 est fonctionnel et assure la majorité des fonctions d’Ii. Cependant, Iip35 ne remplace pas mIi endogène concernant la maturation des cellules B MZ suggérant qu’il pourrait avoir un rôle de régulateur.

Analysis of the inflammatory reaction induced by the catfish (Cathorops spixii) venoms

Cathorops spixii is one of the most abundant venomous fish of the southeastern coast of the State of São Paulo, and consequently causes a great part of the accidents seen there. The accidents affect mainly fishermen, swimmers and tourists and are characterized by punctiform or wide wounds, erythema, edema, pain, sudoresis, indisposition, fever, nausea, vomiting and secondary infection. The objective of this work was to characterize the inflammatory response induced in mice by both venoms (mucus and sting) of the catfish C spixii. Our results demonstrated that both venoms induced a great number of rolling and adherent leukocytes in the post-capillary venules of cremaster muscle of mice, and an increase in the vascular permeability in peritoneal cavity. Mucus induced the recruitment of neutrophils immediately after injection followed later by macrophage infiltration. In contrast, the cellular infiltration elicited by sting venom was rapidly resolved. The peritonitis reaction provoked by venoms was characterized by cytokine (IL-6), chemokines (MCP-1 and KC) or lipid mediator (LTB4) production in the peritoneal cavity. The macrophages from 7-day mucus venom-induced exudates upon in vitro mucus venom stimulation, expressed CD1 Ic x MHC class II and release bioactive IL-12p70. on the other hand, sting venom-elicited peritoneal macrophages lost the ability to differentiate into dendritic cells, following re-stimulation in vitro with sting venom, they do not express CD11c, nor do they exhibit sufficient levels of MHC class II. In conclusion, both types of venoms (mucus or sting) promote inflammatory reaction with different profiles, and the inflammatory reaction induced by the first was characterized by antigen persistence in peritoneal cavity that allowed the activation of phagocytic cells with capacity of antigenic presentation. (C) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Estudio genético HLA en poblaciones iraníes: epidemiología, antropología y farmacogenética

The HLA system is the most polymorphic genetic system described in humans. It consists of several closely linked loci encoding cell surface glycoproteins whose best known function is activating immune system response through antigenic presentation. New loci and new alleles have been described since the discovery of this genetic system and the presently available DNA typing and sequencing of these new alleles have increased the variety of HLA allelism. Due to the fact that HLA gene frequencies have a large degree of variability and a remarkable geographical correlation, HLA genes are an important and useful tool to infer genetic background and ethnical composition of modern human populations and also for tracing migration of ancient ones. In addition, certain combinations of contiguous alleles due to the strong linkage disequilibrium between HLA neighbouring loci show a characteristic frequency or are distinctive in many present day populations. Thus, HLA genetic system is a unique tool for studying the origin of relatively isolated groups, like Turkmen, Azeri and Kurd people, the populations under study, living in North Iran, in the surrounding area of Caspian Sea. Finally, HLA polymorphism is crucial for the compatibility between donor and receptor in organ transplantation and several HLA alleles have been linked to diseases and to response to drug treatments, which accomplishes relationships of certain variants with different pathologies treatment including AIDS. This is important in personalized treatments design. Turkmen could be descendants of Oghuz tribes from Seljuq branch coming from Transoxiana region (Central Asia) contemporarily to the foundation of the Seljuk Empire in 10th century AD. Conversely, this people could belong to another group within the Oghuz, arriving to Iran five centuries later. Migrations of this people were initially developed peacefully, being vassals of the Safavid Empire, and later by violent raids. They speak a language belonging to the Turkish-Oghuz group. In Iran, Turkmen live in Golestan province, mainly in Türkmensähra (“Turkmen plain”) area and amount 1.5 million people (2% of Iranian population). Most of this people are Sunni Muslims...

Final antigenic Melan-A peptides produced directly by the proteasomes are preferentially selected for presentation by HLA-A*0201 in melanoma cells.

The melanoma-associated protein Melan-A contains the immunodominant CTL epitope Melan-A(26/27-35)/HLA-A*0201 against which a high frequency of T lymphocytes has been detected in many melanoma patients. In this study we show that the in vitro degradation of a polypeptide encompassing Melan-A(26/27-35) by proteasomes produces both the final antigenic peptide and N-terminally extended intermediates. When human melanoma cells expressing the corresponding fragments were exposed to specific CTL, those expressing the minimal antigenic sequence were recognized more efficiently than those expressing the N-terminally extended intermediates. Using a tumor-reactive CTL clone, we confirmed that the recognition of melanoma cells expressing an N-terminally extended intermediate of Melan-A is inefficient. We demonstrated that the inefficient cytosolic trimming of N-terminally extended intermediates could offer a selective advantage for the preferred presentation of Melan-A peptides directly produced by the proteasomes. These results imply that both the proteasomes and postproteasomal peptidases limit the availability of antigenic peptides and that the efficiency of presentation may be affected by conditions that alter the ratio between fully and partially processed proteasomal products.

Protective efficacy of bacterial membranes containing surface-exposed BM95 antigenic peptides for the control of cattle tick infestations

The Rhipicephalus (Boophilus) microplus BM86 and BM95 glycoproteins are homologous proteins that protect cattle against tick infestations. In this study, we demonstrated that the recombinant chimeric protein comprising tick BM95 immunogenic peptides fused to the A. marginale MSP1a N-terminal region for presentation on the Escherichia coli membrane was protective against R. microplus infestations in rabbits. This system provides a novel and simple approach for the production of tick protective antigens by surface display of antigenic protein chimera on live E. coli and suggests the possibility of using recombinant bacterial membrane fractions for vaccination against cattle tick infestations. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

The processing limits the presentation of the melanoma-associated antigen Melan-A in vitro and in vivo

SUMMARY Both proteasomes and additional proteases play an essential role in the generation of most antigenic peptides presented by MHC class I molecules. Therefore, it is of major importance to characterize the mechanisms leading to the production of correct antigenic peptides to improve the design of vaccines. As a model determinant we used the melanoma-associated protein Melan-A, which contains the immunodominant CTL-epitope Melan-A26/27-35/HLA-A*0201 and against which a high frequency of T lymphocytes has been detected in many melanoma patients. In a first part, we have studied the effects of antigen processing on the induction of a specific T cell response in vivo. Our results have shown that the immunoproteasome, expressed in most cells after exposure to Interferon-γ (IFN-γ) and constitutively in some specialized cells such as dendritic cells, does not efficiently process the HLA¬A2-restricted peptide Melan-A26-35. We have produced recombinant lentiviral vectors (rec. 1v) and vaccinia virus (rec. vv) encoding either preprocessed Melan-A26-35(A27L) peptide or full-length Melan-A(A27L). The immunization of HLA-A2/Kb mice with thoses viruses indicates that immunoproteasomes negatively affect the induction of anti-Melan-A T cell responses in animals immunized with vectors coding for the full- length protein. This negative effect was abrogated in HLA-A2/Kb LMP2-/- mice, lacking the immunoproteasomes. Therefore, we can conclude that the expression of immunoproteasomes limits the induction of the anti-Melan-A T cell response. In a second part, we show that the in vitro degradation of a Melan-A26/27-35 precursor by the proteasomes produces both the final antigenic peptide and N-terminally extended intermediates. When human melanoma cells expressing the corresponding fragments were exposed to specific CTL, those expressing the minimal antigenic sequence were recognized more efficiently than those expressing the N-terminally extended intermediates. We demonstrated that the N-terminally extended intermediates were inefficiently trimmed by cytosolic proteases. These results imply that both proteasomes and post-proteasomal peptidases influence the availability of antigenic peptides and that the efficiency of presentation may be affected by conditions that alter the ratio between fully and partially processed proteasomal products. RESUME Le protéasome ainsi que d'autres protéases jouent un rôle essentiel dans l'apprêtement de la plupart des peptides antigéniques présentés par les molécules de MHC classe I. Il est donc particulièrement important de connaître les mécanismes menant à la production du peptide antigénique correct afin de pouvoir mieux définir de futurs vaccins. Nous avons utilisé la protéine associée au mélanome, Melan-A, contenant un épitope immunodominant Melan-A26/27-35/HLA-A*0201 contre lequel une fréquence élevée de lymphocytes T a été detectée dans plusieurs patients atteints de mélanome. Dans une première partie, nous avons étudié les effets de l'apprêtement du peptide antigéniques Melan-A26-35 sur l'induction de cellules T spécifiques dans la souris. Nos résultats ont démontré que l'immunoprotéasome, exprimé dans la plupart des cellules après exposition à de l'IFN-γ et exprimé constitutivement dans certaines cellules spécialisées, telles les cellules dendritiques, n'apprête pas efficacement le peptide antigénique Melan-A26-35 restreint par HLA-A2 in vitro. Nous avons produit des vecteurs lentiviraux recombinants ainsi que des virus vaccinia codant pour le peptide antigénique Melan-A26-35(A27L) et pour la protéine entière Melan-A(A27L). L'immunisation de souris HLA-A2/Kb avec ces virus démontre que l'immunoprotéasome affecte négativement l'induction d'une réponse T contre Melan¬-A dans les souris immunisées avec des virus contenant la séquence de la protéine entière. Cet effet négatif est complètement aboli dans les souris HLA-A2/Kb LMP2-/- qui n'expriment pas l'immunoprotéasome. Deuxièmement, nous avons demontré que la dégradation d'un peptide précurseur contenant Melan-A26/27-35 par le protéasome produit à la fois le peptide antigénique ainsi que des peptides rallongés à leurs extrémités N-terminales. Lorsque ces fragments sont exprimés dans des cellules humaines et exposés à des cellules T cytotoxiques (CTL), celles qui expriment le peptide antigénique final sont reconnus plus efficacement que celles exprimant les peptides rallongés en N-terminus. Nous avons démontré que les peptides rallongés en N-terminus ne sont pas apprêtés efficacement par les peptidases du cytosol. L'inefficacité de l'apprêtement des peptides rallongés dans le cytosol offre un certain avantage pour les peptides directement produits par le protéasome. Ces résultats impliquent donc que le protéasome ainsi que les peptidases post-proteasomales influencent l'accessibilité des peptides antigéniques.

Combining MHC tetramer and intracellular cytokine staining for CD8(+) T cells to reveal antigenic epitopes naturally presented on tumor cells.

As more tumor antigens are discovered and as computer-guided T cell epitope prediction programs become more sophisticated, many potential T cell epitopes are synthesized and demonstrated to be antigenic in vitro. However, it is estimated that about 50% of such tumor antigen-specific T cells have not been demonstrated to recognize the naturally presented epitopes due to either technical difficulties, such as T cell cloning which is still challenging for many laboratories; or the predicted T cell epitopes are not generated or not generated in sufficient amounts by the antigen processing machinery. However, to potentially identify clinically relevant vaccine candidate epitopes, it is essential to demonstrate natural antigen presentation. Here we combine the advantages of MHC tetramer and intracellular cytokine staining to sensitively detect natural antigen presentation by tumor cells for epitopes of interest. The novel method does not require T cell cloning or long-term T cell culture. Because the antigen-specific T cells are positively identified, this method is much less influenced by IFNgamma producing cells with unknown specificities and should be widely applicable.

The final N-terminal trimming of a subaminoterminal proline-containing HLA class I-restricted antigenic peptide in the cytosol is mediated by two peptidases.

The proteasome produces MHC class I-restricted antigenic peptides carrying N-terminal extensions, which are trimmed by other peptidases in the cytosol or within the endoplasmic reticulum. In this study, we show that the N-terminal editing of an antigenic peptide with a predicted low TAP affinity can occur in the cytosol. Using proteomics, we identified two cytosolic peptidases, tripeptidyl peptidase II and puromycin-sensitive aminopeptidase, that trimmed the N-terminal extensions of the precursors produced by the proteasome, and led to a transient enrichment of the final antigenic peptide. These peptidases acted either sequentially or redundantly, depending on the extension remaining at the N terminus of the peptides released from the proteasome. Inhibition of these peptidases abolished the CTL-mediated recognition of Ag-expressing cells. Although we observed some proteolytic activity in fractions enriched in endoplasmic reticulum, it could not compensate for the loss of tripeptidyl peptidase II/puromycin-sensitive aminopeptidase activities.

Lack of original antigenic sin in recall CD8(+) T cell responses.

In the real world, mice and men are not immunologically naive, having been exposed to numerous antigenic challenges. Prior infections sometimes negatively impact the response to a subsequent infection. This can occur in serial infections with pathogens sharing cross-reactive Ags. At the T cell level it has been proposed that preformed memory T cells, which cross-react with low avidity to epitopes presented in subsequent infections, dampen the response of high-avidity T cells. We investigated this with a series of related MHC class-I restricted Ags expressed by bacterial and viral pathogens. In all cases, we find that high-avidity CD8(+) T cell precursors, either naive or memory, massively expand in secondary cross-reactive infections to dominate the response over low-avidity memory T cells. This holds true even when >10% of the CD8(+) T cell compartment consists of memory T cells that cross-react weakly with the rechallenge ligand. Occasionally, memory cells generated by low-avidity stimulation in a primary infection recognize a cross-reactive epitope with high avidity and contribute positively to the response to a second infection. Taken together, our data show that the phenomenon of original antigenic sin does not occur in all heterologous infections.

MHC-restricted antigen presentation and recognition: constraints on gene, recombinant and peptide vaccines in humans

The target of any immunization is to activate and expand lymphocyte clones with the desired recognition specificity and the necessary effector functions. In gene, recombinant and peptide vaccines, the immunogen is a single protein or a small assembly of epitopes from antigenic proteins. Since most immune responses against protein and peptide antigens are T-cell dependent, the molecular target of such vaccines is to generate at least 50-100 complexes between MHC molecule and the antigenic peptide per antigen-presenting cell, sensitizing a T cell population of appropriate clonal size and effector characteristics. Thus, the immunobiology of antigen recognition by T cells must be taken into account when designing new generation peptide- or gene-based vaccines. Since T cell recognition is MHC-restricted, and given the wide polymorphism of the different MHC molecules, distinct epitopes may be recognized by different individuals in the population. Therefore, the issue of whether immunization will be effective in inducing a protective immune response, covering the entire target population, becomes an important question. Many pathogens have evolved molecular mechanisms to escape recognition by the immune system by variation of antigenic protein sequences. In this short review, we will discuss the several concepts related to selection of amino acid sequences to be included in DNA and peptide vaccines.

Analysis of the influence of epitope flanking regions on MHC class I restricted antigen presentation

Peptides presented by MHC class I molecules for CTL recognition are derived mainly from cytosolic proteins. For antigen presentation on the cell surface, epitopes require correct processing by cytosolic and ER proteases, efficient TAP transport and MHC class I binding affinity. The efficiency of epitope generation depends not only on the epitope itself, but also on its flanking regions. In this project, the influence of the C-terminal region of the model epitope SIINFEKL (S8L) from chicken ovalbumin (aa 257-264) on antigen processing has been investigated. S8L is a well characterized epitope presented on the murine MHC class I molecule, H-2Kb. The Flp-In 293Kb cell line was transfected with different constructs each enabling the expression of the S8L sequence with different defined C-terminal flanking regions. The constructs differed at the two first C-terminal positions after the S8L epitope, so called P1’ and P2’. At these sites, all 20 amino acids were exchanged consecutively and tested for their influence on H-2Kb/S8L presentation on the cell surface of the Flp-In 293Kb cells. The detection of this complex was performed by immunostaining and flow cytometry. The prevailing assumption is that proteasomal cleavages are exclusively responsible for the generation of the final C-termini of CTL epitopes. Nevertheless, recent publications showed that TPPII (tripeptidyl peptidase II) is required for the generation of the correct C-terminus of the HLA-A3-restricted HIV epitope Nef(73-82). With this background, the dependence of the S8L generation on proteasomal cleavage of the designed constructs was characterized using proteasomal inhibitors. The results obtained indicate that it is crucial for proteasomal cleavage, which amino acid is flanking the C-terminus of an epitope. Furthermore, partially proteasome independent S8L generation from specific S8L-precursor peptides was observed. Hence, the possibility of other existing endo- or carboxy-peptidases in the cytosol that could be involved in the correct trimming of the C-terminus of antigenic peptides for MHC class I presentation was investigated, performing specific knockdowns and using inhibitors against the target peptidases. In parallel, a purification strategy to identify the novel peptidase was established. The purified peaks showing an endopeptidase activity were further analyzed by mass spectrometry and some potential peptidases (like e.g. Lon) were identified, which have to be further characterized.