Parasite diversity, patterns of MHC II variation and olfactory based mate choice in diverging three-spined stickleback ecotypes

Ecological speciation has been the subject of intense research in evolutionary biology but the genetic basis of the actual mechanism driving reproductive isolation has rarely been identified. The extreme polymorphism of the major histocompatibility complex (MHC), probably maintained by parasite-mediated selection, has been proposed as a potential driver of population divergence. We performed an integrative field and experimental study using three-spined stickleback river and lake ecotypes. We characterized their parasite load and variation at MHC class II loci. Fish from lakes and rivers harbor contrasting parasite communities and populations possess different MHC allele pools that could be the result of a combined action of genetic drift and parasite-mediated selection. We show that individual MHC class II diversity varies among populations and is lower in river ecotypes. Our results suggest the action of homogenizing selection within habitat type and diverging selection between habitat types. Finally, reproductive isolation was suggested by experimental evidence: in a flow channel design females preferred assortatively the odor of their sympatric male. This demonstrates the role of olfactory cues in maintaining reproductive isolation between diverging fish ecotypes.

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.

Immunohistochemical characterization of mononuclear cells and MHC II expression in the brain of horses with experimental chronic Trypanosoma evansi infection

Este estudo objetivou caracterizar a resposta imune celular no sistema nervoso central (SNC) de eqüinos com infecção crônica experimental por Trypanosoma evansi. Para este propósito, foram utilizados os métodos histoquímicos (HE) e imunoistoquímicos do complexo avidina-biotina peroxidase (ABC). O fenótipo do infiltrado celular foi caracterizado com o auxílio de anticorpos anti - CD3, para linfócitos T e antiBLA36 para linfócitos B. Os macrófagos foram marcados com anticorpo antiantígenos da linhagem mielóide/histiócitos (Clone Mac387). A lesão no sistema nervoso central (SNC) dos eqüinos infectados com T. evansi foi caracterizada como meningoencefalite e meningomielite não supurativa. A gravidade das lesões variou em diferentes segmentos do SNC, refletindo distribuição irregular das alterações vasculares. A distribuição de células T e B e antígenos do complexo maior de histocompatibilidade classe II foram avaliados dentro do SNC de eqüinos cronicamente infectados com T. evansi. O infiltrado perivascular e meníngeo eram constituídos predominantemente por células T e B. Macrófagos foram raramente visualizados. T.evansi não foi identificado no parênquima do SNC dos eqüinos.

Tumor venéreo transmissível canino - I. Expressão gênica e proteica e caracterização genotípica de DLADQA-1 (MHC-II); II. Estudo imuno-histoquímico da resposta imune local

Pós-graduação em Medicina Veterinária - FCAV

The immunoprotective MHC II epitope of a chemically induced tumor harbors a unique mutation in a ribosomal protein

CD4+ T lymphocyte clones, generated from mice immunized with the methylcholanthrene-induced fibrosarcoma Meth A (H-2d), are restricted by I-Ed and recognize a unique antigen on Meth A. The antigen has been purified and characterized as the ribosomal protein L11. The antigenic epitope is contained within the sequence EYELRKHNFSDTG and is generated by substitution of Asn by His (italic) caused by a single point mutation. The tumor contains the wild-type and the mutated alleles. Immunization of BALB/cJ mice with the mutated epitope but not with the wild-type epitope protects mice against a subsequent challenge with the Meth A sarcoma. Adoptive transfer of CD4+ clones into BALB/c mice renders the mice specifically resistant to Meth A sarcoma. The mutated L11 epitope is thus shown to be an immunoprotective epitope in vivo by several criteria.

Nitric oxide and KLF4 protein epigenetically modify class II transactivator to repress Major histocompatibility complex II expression during Mycobacterium bovis Bacillus Calmette-Guerin infection

Pathogenic mycobacteria employ several immune evasion strategies such as inhibition of class II transactivator (CIITA) and MHC-II expression, to survive and persist in host macrophages. However, precise roles for specific signaling components executing down-regulation of CIITA/MHC-II have not been adequately addressed. Here, we demonstrate that Mycobacterium bovis bacillus Calmette-Guerin (BCG)-mediated TLR2 signaling-induced iNOS/NO expression is obligatory for the suppression of IFN-gamma-induced CIITA/MHC-II functions. Significantly, NOTCH/PKC/MAPK-triggered signaling cross-talk was found critical for iNOS/NO production. NO responsive recruitment of a bifunctional transcription factor, KLF4, to the promoter of CIITA during M. bovis BCG infection of macrophages was essential to orchestrate the epigenetic modifications mediated by histone methyltransferase EZH2 or miR-150 and thus calibrate CIITA/MHC-II expression. NO-dependent KLF4 regulated the processing and presentation of ovalbumin by infected macrophages to reactive T cells. Altogether, our study delineates a novel role for iNOS/NO/KLF4 in dictating the mycobacterial capacity to inhibit CIITA/MHC-II-mediated antigen presentation by infected macrophages and thereby elude immune surveillance.

Endogenous expression and localization of myostatin and its relation to MHC distribution in C2C12 skeletal muscle cells

Myostatin is a negative regulator of skeletal muscle growth. We have previously reported that recombinant myostatin protein inhibits DNA and protein synthesis in C2C12 cells. Our objective was to assess if C2C12 cells express myostatin, determine its sub-cellular localization and the developmental stage of C2C12 cells in which myostatin mRNA and protein are expressed. To study the endogenous expression of myostatin, C2C12 myoblasts were allowed to progress to myotubes, and changes in the levels of endogenous myostatin mRNA expression were determined by RT-PCR. The myostatin protein and the two major myosin heavy chain (MHC) isoforms (MHC-I and -II) were determined by Western blot. Confirmation of the relative MHC expression patterns was obtained by a modified polyacrylamide gel electropheretic (PAGE) procedure. Imunofluorescence staining was employed to localize the site of myostatin expression and the relative distribution of the MHC isoforms. Co-expression of these proteins was studied using a dual staining approach. Expression of myostatin mRNA was found in myotubes but not in myoblasts. Myostatin protein was seen in most but not all, of the nuclei of polynucleated fibers expressing MHC-II, and myostatin was detected in the cytoplasm of myotube. The localization of myostatin protein in myotube nuclei was confirmed by Western blot of isolated nuclear and cytoplasmic fractions. Incubation of C2C12 myotubes with graded doses of dexamethasone dose-dependently increased the intensity of nuclear myostatin immunostaining and also resulted in the appearance of cytoplasmic expression. In conclusion, myostatin was expressed mostly in C2C12 myotubes nuclei expressing MHC-II. Its predominant

Ciblage exosomal et effet de HLA-DM sur la présentation antigénique par le complexe majeur d'histocompatibilité de classe II

Les molécules du complexe majeur d'histocompatibilité de classe II (CMH II) sont exprimées exclusivement à la surface des cellules présentatrices d'antigènes et servent à stimuler les cellules CD4+ initiant une réponse immunitaire. Le chargement peptidique sur HLA-DR se produit dans les endosomes tardifs et les lysosomes sous l'action de HLA-DM. Cette molécule de classe II non-classique enlève les fragments peptidiques de la chaîne invariante (Ii) restés associés aux molécules de classe II (CLIP) et édite leur répertoire d'antigènes présentés. En utilisant une forme mutante de HLA-DM (HLA-DMy) qui s'accumule à la surface plasmique, nous avons observé que HLA-DMy augmente les chargements de peptides exogènes et aussi la réponse des cellules T en comparaison avec HLA-DM sauvage. Il a été démontré que des molécules chimiques, comme le n-propanol, pouvait avoir le même effet que HLA-DM en remplaçant les peptides associés aux molécules de classe II de la surface cellulaire. De plus, HLA-DMy et le n-propanol ont présenté un effet additif sur la présentation de peptides exogènes. Certaines protéines de la voie endocytique, comme HLA-DR, HLA-DM, HLA-DO et Ii sont ciblés aux compartiments multivésiculaires (MVB) et peuvent être ciblées aux exosomes. Suite à une fusion entre les MVB et la membrane plasmique, les exosomes sont relâchés dans le milieu extracellulaire. Nous avons déterminé que le motif tyrosine de HLA-DMβ et son interaction avec HLA-DR n'affectaient pas le ciblage aux exosomes, sauf la molécule HLA-DO. Cette étude nous a permis de démontrer que HLA-DMy augmente la quantité de peptides exogènes chargés sur les CPA et que HLA-DM et HLA-DMy sont incorporés dans les exosomes.

Structure-fonction de MARCH1, une E3 ubiquitine ligase régulant la présentation antigénique par le CMH II

Les molécules classiques du CMH de classe II sont responsables de la présentation de peptides exogènes par les cellules présentatrices d’antigène aux lymphocytes T CD4+. Cette présentation antigénique est essentielle à l’établissement d’une réponse immunitaire adaptative. Cependant, la reconnaissance d’auto-antigènes ainsi que l’élimination des cellules du Soi sont des problèmes à l’origine de nombreuses maladies auto-immunes. Notamment, le diabète et la sclérose en plaque. D’éventuels traitements de ces maladies pourraient impliquer la manipulation de la présentation antigénique chez les cellules dont la reconnaissance et l’élimination engendrent ces maladies. Il est donc primordial d’approfondir nos connaissances en ce qui concerne les mécanismes de régulation de la présentation antigénique. La présentation antigénique est régulée tant au niveau transcriptionnel que post-traductionnel. Au niveau post-traductionnel, diverses cytokines affectent le processus. Parmi celles-ci, l’IL-10, une cytokine anti-inflammatoire, cause une rétention intracellulaire des molécules du CMH II. Son mécanisme d’action consiste en l’ubiquitination de la queue cytoplasmique de la chaîne bêta des molécules de CMH II. Cette modification protéique est effectuée par MARCH1, une E3 ubiquitine ligase dont l’expression est restreinte aux organes lymphoïdes secondaires. Jusqu’à tout récemment, il y avait très peu de connaissance concernant la structure et les cibles de MARCH1. Considérant son impact majeur sur la présentation antigénique, nous nous sommes intéressé à la structure-fonction de cette molécule afin de mieux caractériser sa régulation ainsi que les diverses conditions nécessaires à son fonctionnement. Dans un premier article, nous avons étudié la régulation de l’expression de MARCH1 au niveau protéique. Nos résultats ont révélé l’autorégulation de la molécule par formation de dimères et son autoubiquitination. Nous avons également démontré l’importance des domaines transmembranaires de MARCH1 dans la formation de dimères et l’interaction avec le CMH II. Dans un second article, nous avons investigué l’importance de la localisation de MARCH1 pour sa fonction. Les résultats obtenus montrent la fonctionnalité des motifs de localisation de la portion C-terminale de MARCH1 ainsi que la présence d’autres éléments de localisation dans la portion N-terminale de la protéine. Les nombreux mutants utilisés pour ce projet nous ont permis d’identifier un motif ‘‘VQNC’’, situé dans la portion cytoplasmique C-terminale de MARCH1, dont la valine est requise au fonctionnement optimal de la molécule. En effet, la mutation de la valine engendre une diminution de la fonction de la molécule et des expériences de BRET ont démontré une modification de l’orientation spatiale des queues cytoplasmiques. De plus, une recherche d’homologie de séquence a révélé la présence de ce même motif dans d’autres ubiquitines ligases, dont Parkin. Parkin est fortement exprimée dans le cerveau et agirait, entre autre, sur la dégradation des agrégats protéiques. La dysfonction de Parkin cause l’accumulation de ces agrégats, nommés corps de Lewy, qui entraînent des déficiences au niveau du fonctionnement neural observé chez les patients atteints de la maladie de Parkinson. La valine comprise dans le motif ‘’VQNC’’ a d’ailleurs été identifiée comme étant mutée au sein d’une famille où cette maladie est génétiquement transmise. Nous croyons que l’importance de ce motif ne se restreint pas à MARCH1, mais serait généralisée à d’autres E3 ligases. Ce projet de recherche a permis de caractériser des mécanismes de régulation de MARCH1 ainsi que de découvrir divers éléments structuraux requis à sa fonction. Nos travaux ont permis de mieux comprendre les mécanismes de contrôle de la présentation antigénique par les molécules de CMH II.

Participação de macrófagos M1, M2, MHC e da utrofina na distrofia muscular progressiva de cães

Pós-graduação em Medicina Veterinária - FCAV

sopB of Salmonella enterica serovar Typhimurium is a potential DNA vaccine candidate in conjugation with live attenuated bacteria

The immune response against Salmonella is multi-faceted involving both the innate and the adaptive immune system. The characterization of specific Salmonella antigens inducing immune response could critically contribute to the development of epitope based vaccines for Salmonella. We have tried to identify a protective T cell epitope(s) of Salmonella, as cell mediated immunity conferred by CD8+ T cells is the most crucial subset conferring protective immunity against Salmonella. It being a proven fact that secreted proteins are better in inducing cell mediated immunity than cell surface and cytosolic antigens, we have analyzed all the genbank annotated Salmonella pathogenicity island 1 and 2 secreted proteins of Salmonella enterica serovar Typhimurium (S. typhimurium) and S. enterica serovar Typhi (S. typhi). They were subjected to BIMAS and SYFPEITHI analysis to map MHC-I and MHC-II binding epitopes. The huge profile of possible T cell epitopes obtained from the two classes of secreted proteins were tabulated and using a scoring system that considers the binding affinity and promiscuity of binding to more than one allele, SopB and SifB were chosen for experimental confirmation in murine immunization model. The entire SopB and SifB genes were cloned into DNA vaccine vectors and were administered along with live attenuated Salmonella and it was found that SopB vaccination reduced the bacterial burden of organs by about 5-fold on day 4 and day 8 after challenge with virulent Salmonella and proved to be a more efficient vaccination strategy than live attenuated bacteria alone.

The Glycosylated Rv1860 Protein of Mycobacterium tuberculosis Inhibits Dendritic Cell Mediated TH1 and TH17 Polarization of T Cells and Abrogates Protective Immunity Conferred by BCG

We previously reported interferon gamma secretion by human CD4(+) and CD8(+) T cells in response to recombinant E. coli-expressed Rv1860 protein of Mycobacterium tuberculosis (MTB) as well as protection of guinea pigs against a challenge with virulent MTB following prime-boost immunization with DNA vaccine and poxvirus expressing Rv1860. In contrast, a Statens Serum Institute Mycobacterium bovis BCG (BCG-SSI) recombinant expressing MTB Rv1860 (BCG-TB1860) showed loss of protective ability compared to the parent BCG strain expressing the control GFP protein (BCG-GFP). Since Rv1860 is a secreted mannosylated protein of MTB and BCG, we investigated the effect of BCG-TB1860 on innate immunity. Relative to BCG-GFP, BCG-TB1860 effected a significant near total reduction both in secretion of cytokines IL-2, IL-12p40, IL-12p70, TNF-alpha, IL-6 and IL-10, and up regulation of co-stimulatory molecules MHC-II, CD40, CD54, CD80 and CD86 by infected bone marrow derived dendritic cells (BMDC), while leaving secreted levels of TGF-beta unchanged. These effects were mimicked by BCG-TB1860His which carried a 6-Histidine tag at the C-terminus of Rv1860, killed sonicated preparations of BCG-TB1860 and purified H37Rv-derived Rv1860 glycoprotein added to BCG-GFP, but not by E. coli-expressed recombinant Rv1860. Most importantly, BMDC exposed to BCG-TB1860 failed to polarize allogeneic as well as syngeneic T cells to secrete IFN-gamma and IL-17 relative to BCG-GFP. Splenocytes from mice infected with BCG-SSI showed significantly less proliferation and secretion of IL-2, IFN-gamma and IL-17, but secreted higher levels of IL-10 in response to in vitro restimulation with BCG-TB1860 compared to BCG-GFP. Spleens from mice infected with BCG-TB1860 also harboured significantly fewer DC expressing MHC-II, IL-12, IL-2 and TNF-alpha compared to mice infected with BCG-GFP. Glycoproteins of MTB, through their deleterious effects on DC may thus contribute to suppress the generation of a TH1- and TH17-dominated adaptive immune response that is vital for protection against tuberculosis.

Estudo da resposta celular e apresentação antigênica dos fibrócitos na infecção por Leishmania (Leishmania) amazonensis

Os fibrócitos foram inicialmente identificados pelo seu recrutamento rápido para os tecidos lesionados e por atuar diretamente na resposta imune através do reconhecimento, apresentação antigênica e produção de citocinas e quimiocinas. Segundo Grab (2004) fibrócitos podem participar da resposta imune na leishmaniaose e por isso no presente estudo propomos analisar a resposta celular e apresentação antigênica dos fibrócitos na infecção por L. (L.) amazonensis. Para os experimentos in vivo camundongos C57BL/6 e knockout para o receptor TLR-2 foram inoculados na derme auricular com 105 formas promastigotas de L. (L.) amazonensis e 1, 7, 15 dias após a infecção as regiões de inóculo e os linfonodos foram retirados e processados para citometria de fluxo. Para os experimentos in vitro fibrócitos foram obtidos de mononucleares do sangue periférico de camundongos C57BL/6. Os fibrócitos foram avaliados quanto às suas características morfológicas e fenotípicas, infecção, expressão de MHC-II/B7-1/B7-2 e ativação de linfócitos T CD4+. As análises na região de inóculo mostraram o aumento no percentual de fibrócito na derme de camundongos após 15 dias de infecção tanto em animais C57BL/6 quanto em animais KO TLR-2. Neste sítio, os fibrócitos produziram citocinas e expressaram MHC-II, B7-1 e B7-2 podendo participar da resposta imune. As análises no linfonodo mostraram a existência de um alto percentual de fibrócitos nos animais controle, contudo, após infecção este percentual foi reduzido. Após infecção verificamos que os fibrócitos de animais WT C57BL/6 foram capazes de produzir as citocinas IL-4, IL-10 e IFN- durante o primeiro dia. Entretanto, na ausência de TLR-2 os fibrócitos presentes no linfonodo produziram TNF-α e IFN- que podem estar relacionadas com a ativação celular e aumento da capacidade de apresentação antigênica destas células durante a infecção. No linfonodo verificamos que os fibrócitos podem participar da apresentação antigênica após a infecção por L. (L.) amazonensis. Contudo, nos linfonodos de animais WT C57BL/6 observamos a redução significativa no percentual destas células expressando MHC-II e B7-1, o que pode estar relacionada a presença do TLR-2. Nos ensaios in vitro fibrócitos de camundongos C57BL/6 apresentaram alta capacidade endocítica, eliminaram os parasitas nas primeiras 24 horas de infecção, expressaram MHC-II/B7-1/B7-2 e foram capazes de ativar linfócitos T CD4+. Com isso, nossos resultados sugerem que os fibrócitos podem atuar na resposta celular e na apresentação antigênica durante a infecção por L. (L.) amazonensis, contudo estas funções podem ser moduladas pela participação do TLR-2 e pelo microambiente onde estes se encontram.

SEA的基因克隆及高效表达工程菌的构建

Staphylococcal enterotoxin A(SEA）是由金黄色葡萄球菌分泌至胞外的一种单亚基蛋白质。它能与抗原递呈细胞上的MHC II受体结合，激发大量T细胞活化，释放多种细胞因子。正是由于SEA是一种强的T细胞激活剂，近年来，它在肿瘤的免疫治疗中显示出巨大的应用潜力。本文总结了国内外近十几年来在SEA治疗肿瘤方面的研究成果，指出，SEA靶向药物及低毒性SEA分子改造是SEA类药物研究的方向。利用PCR方法从金葡菌基因组DNA中扩增出seap基因（即SEA前体基因，含信号肤编码区），采用重叠PCR技术突变了694佩714碱基之间的所有稀有密码子，得到seap，。基因表达结果证实，改造seap基因中稀有密码子对提高基因表达水平非常有效。对seap基因中关键稀有密码子的突变在国内外尚属首次。以seapm为模板采用PCR方法扩增出seam (SEA成熟蛋白基因）。自行设计，自行构建成功一个新型原核表达载体7ZTS。它具有克隆，测序和表达在同一载体上进行，并可依据蓝白反应挑选重组子的特征。7ZTS表达载体将多种功能集于一体的独特优点是目前已知表达载体所不具备的，其大大简化了分子生物学操作步骤，提高了工作效率。利用7ZTS表达载体，在大肠杆菌JM109（DE3)中表达了mseap和seam基因。前者以包含体形式表达出SEA前体蛋白，后者以包含体和可溶性两种形式存在。通过均匀设计方法，摸索出'0sea基因表达的最佳条件为：诱导前生物量ODEo。为0. 8，装液量为28%，诱导温度为37'C，诱导时间为8小时。在此条件下，SEA表达量占细胞总蛋白的37%，可溶性SEA约占70%o SEA如此高效的表达为国内一外首次报道。质粒稳定性实验表明，7ZTS一msea重组质粒具有极好的稳定性，连续培养72小时或IPTG诱导48小时后，质粒基本不丢失。以上实验结果为SEA的大规模制备和SEA导向药物的研究开发奠定了基础。