Sự biểu hiện khác biệt của lớp MHC I trong các tập hợp bạch cầu khác nhau

BMC Immunology - 2011
Justin Greene1, Roger W. Wiseman2, Simon M. Lank2, Benjamin N. Bimber2, Julie A. Karl2, Benjamin J. Burwitz1, Jennifer J. Lhost1, Oriana E. Hawkins3, Kevin Kunstman4, Karl W. Broman5, Steven M. Wolinsky4, William H. Hildebrand3, David H. O’Connor2
1Department of Pathology and Laboratory Medicine, University of Wisconsin-Madison, Madison, 53706, Wisconsin, USA
2Wisconsin National Primate Research Center, University of Wisconsin-Madison, Madison, 53715, Wisconsin, USA
3Department of Microbiology and Immunology, University of Oklahoma Health Sciences Center, Oklahoma City, 73104, Oklahoma, USA
4Division of Infectious Diseases, Northwestern University Feinberg School of Medicine, Chicago, 60611-2826, Illinois, USA
5Department of Biostatistics and Medical Informatics, University of Wisconsin-Madison, 53715, Wisconsin, USA

Tóm tắt

Tóm tắt Đặt vấn đề Protein MHC lớp I phần nào chịu trách nhiệm cho việc định hình độ lớn và sự tập trung của phản ứng miễn dịch tế bào thích nghi. Ở người, tri thức thông thường cho thấy rằng các alen HLA-A, -B, và -C được biểu hiện một cách đồng đều trên hầu hết các loại tế bào. Trong khi chúng ta hiện có một hiểu biết sâu sắc về cách biểu hiện tổng thể của MHC lớp I thay đổi ở các mô khác nhau, việc kiểm tra biểu hiện của các alen MHC lớp I đơn lẻ đã rất khó khăn do tính đồng nhất của các chuỗi MHC lớp I. Vẫn chưa rõ các loài cDNA được biểu hiện như thế nào trong các tập hợp tế bào riêng biệt ở người và đặc biệt là ở khỉ macaque, nơi mà chúng phiên mã lên đến 20 alen MHC lớp I khác nhau với các mức độ khác nhau. Kết quả Chúng tôi đã khảo sát sự biểu hiện gen MHC trong các tập hợp bạch cầu của người và khỉ macaque. Ở người, trong khi chúng tôi phát hiện thấy sự khác biệt tổng thể trong việc phiên mã các vị trí, chúng tôi thấy rằng phiên mã của gen MHC lớp I nhất quán giữa các tập hợp bạch cầu mà chúng tôi đã nghiên cứu với chỉ một số khác biệt nhỏ. Ngược lại, phiên mã của một số loài cDNA MHC ở khỉ macaque đã thay đổi một cách đáng kể lên tới 45% giữa các tập hợp khác nhau. Mặc dù RNA Mafa-B*134:02 gần như không thể phát hiện được trong tế bào T CD4+, nhưng nó chiếm hơn 45% các bản sao của lớp I trong các bạch cầu đơn nhân CD14+. Chúng tôi cũng quan sát thấy sự khác biệt về phiên mã MHC ở khỉ rhesus. Cuối cùng, chúng tôi đã phân tích sự biểu hiện của một số protein MHC chọn lọc trên bề mặt tế bào bằng cách sử dụng các peptide huỳnh quang. Kỹ thuật này đã xác nhận kết quả từ phân tích phiên mã và cho thấy rằng các protein MHC khác, được biết đến với khả năng hạn chế các phản ứng đặc hiệu SIV, cũng được biểu hiện khác nhau giữa các tập hợp bạch cầu khác nhau. Kết luận Chúng tôi đã đánh giá phiên mã và biểu hiện MHC lớp I trong các tập hợp bạch cầu của người và khỉ macaque. Cho đến nay, việc kiểm tra biểu hiện alen MHC lớp I đã rất khó khăn do tính tương đồng của các chuỗi MHC lớp I. Bằng cách sử dụng hai kỹ thuật mới, chúng tôi đã chỉ ra rằng sự biểu hiện khác nhau giữa các tập hợp bạch cầu khác nhau của khỉ macaque nhưng không thay đổi đáng kể trong các tập hợp tế bào người mà chúng tôi đã kiểm tra. Những phát hiện này gợi ý rằng tính nhạy cảm với mầm bệnh có thể ảnh hưởng sâu sắc đến hình dạng và sự tập trung của phản ứng tế bào T CD8+ hạn chế MHC lớp I ở khỉ macaque.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Daza-Vamenta R, Glusman G, Rowen L, Guthrie B, Geraghty DE: Genetic divergence of the rhesus macaque major histocompatibility complex. Genome Res. 2004, 14: 1501-1515. 10.1101/gr.2134504.

Otting N, Heijmans CM, Noort RC, de Groot NG, Doxiadis GG, van Rood JJ, Watkins DI, Bontrop RE: Unparalleled complexity of the MHC class I region in rhesus macaques. Proc Natl Acad Sci USA. 2005, 102: 1626-1631. 10.1073/pnas.0409084102.

Bontrop RE, Watkins DI: MHC polymorphism: AIDS susceptibility in non-human primates. Trends Immunol. 2005, 26: 227-233. 10.1016/j.it.2005.02.003.

Cohen GB, Gandhi RT, Davis DM, Mandelboim O, Chen BK, Strominger JL, Baltimore D: The selective downregulation of class I major histocompatibility complex proteins by HIV-1 protects HIV-infected cells from NK cells. Immunity. 1999, 10: 661-671. 10.1016/S1074-7613(00)80065-5.

Grossman Z, Meier-Schellersheim M, Paul WE, Picker LJ: Pathogenesis of HIV infection: what the virus spares is as important as what it destroys. Nat Med. 2006, 12: 289-295. 10.1038/nm1380.

Okoye A, Meier-Schellersheim M, Brenchley JM, Hagen SI, Walker JM, Rohankhedkar M, Lum R, Edgar JB, Planer SL, Legasse A, Sylwester AW, Piatak MJ, Lifson JD, Maino VC, Sodora DL, Douek DC, Axthelm MK, Grossman Z, Picker LJ: Progressive CD4+ central memory T cell decline results in CD4+ effector memory insufficiency and overt disease in chronic SIV infection. J Exp Med. 2007, 204: 2171-2185. 10.1084/jem.20070567.

Grossman Z, Picker LJ: Pathogenic mechanisms in simian immunodeficiency virus infection. Curr Opin HIV AIDS. 2008, 3: 380-386. 10.1097/COH.0b013e3282fbaae6.

Kurtz BM, Singletary LB, Kelly SD, Frampton ARJ: Equus caballus Major Histocompatibility Complex Class I Is an Entry Receptor for Equine Herpesvirus Type 1. J Virol. 2010, 84: 9027-9034. 10.1128/JVI.00287-10.

Parham P: Immunogenetics of killer cell immunoglobulin-like receptors. Mol Immunol. 2005, 42: 459-462. 10.1016/j.molimm.2004.07.027.

Holmes TD, El-Sherbiny YM, Davison A, Clough SL, Blair GE, Cook GP: A Human NK Cell Activation/Inhibition Threshold Allows Small Changes in the Target Cell Surface Phenotype To Dramatically Alter Susceptibility to NK Cells. J Immunol. 2010

Budde ML, Lhost JJ, Burwitz BJ, Becker EA, Burns CM, O'Connor SL, Karl JA, Wiseman RW, Bimber BN, Zhang GL, Hildebrand W, Brusic V, O'Connor DH: Transcriptionally Abundant Major Histocompatibility Complex Class I Alleles are Fundamental to Non-Human Primate SIV-specific CD8+ T Cell Responses. J Virol. 2011

Johnson DR: Differential expression of human major histocompatibility class I loci: HLA-A, -B, and -C. Hum Immunol. 2000, 61: 389-396. 10.1016/S0198-8859(99)00186-X.

Johnson DR: Locus-specific constitutive and cytokine-induced HLA class I gene expression. J Immunol. 2003, 170: 1894-1902.

Johnson DR, Biedermann BC, Mook-Kanamori B: Rapid cloning of HLA class I cDNAs by locus specific PCR. J Immunol Methods. 2000, 233: 119-129. 10.1016/S0022-1759(99)00121-0.

Rosner C, Kruse PH, Lubke T, Walter L: Rhesus macaque MHC class I molecules show differential subcellular localizations. Immunogenetics. 2010

Garcia-Ruano AB, Mendez R, Romero JM, Cabrera T, Ruiz-Cabello F, Garrido F: Analysis of HLA-ABC locus-specific transcription in normal tissues. Immunogenetics. 2010, 62: 711-719. 10.1007/s00251-010-0470-z.

Tourdot S, Gould KG: Competition between MHC class I alleles for cell surface expression alters CTL responses to influenza A virus. J Immunol. 2002, 169: 5615-5621.

Thomas R, Apps R, Qi Y, Gao X, Male V, O'hUigin C, O'Connor G, Ge D, Fellay J, Martin JN, Margolick J, Goedert JJ, Buchbinder S, Kirk GD, Martin MP, Telenti A, Deeks SG, Walker BD, Goldstein D, McVicar DW, Moffett A, Carrington M: HLA-C cell surface expression and control of HIV/AIDS correlate with a variant upstream of HLA-C. Nat Genet. 2009, 41: 1290-1294. 10.1038/ng.486.

Burwitz BJ, Pendley CJ, Greene JM, Detmer AM, Lhost JJ, Karl JA, Piaskowski SM, Rudersdorf RA, Wallace LT, Bimber BN, Loffredo JT, Cox DG, Bardet W, Hildebrand W, Wiseman RW, O'Connor SL, O'Connor DH: Mauritian cynomolgus macaques share two exceptionally common major histocompatibility complex class I alleles that restrict simian immunodeficiency virus-specific CD8+ T cells. J Virol. 2009, 83: 6011-6019. 10.1128/JVI.00199-09.

Greene JM, Burwitz BJ, Blasky AJ, Mattila TL, Hong JJ, Rakasz EG, Wiseman RW, Hasenkrug KJ, Skinner PJ, O'Connor SL, O'Connor DH: Allogeneic lymphocytes persist and traffic in feral MHC-matched mauritian cynomolgus macaques. PLoS ONE. 2008, 3: e2384-10.1371/journal.pone.0002384.

O'Connor SL, Blasky AJ, Pendley CJ, Becker EA, Wiseman RW, Karl JA, Hughes AL, O'Connor DH: Comprehensive characterization of MHC class II haplotypes in Mauritian cynomolgus macaques. Immunogenetics. 2007, 59: 449-462. 10.1007/s00251-007-0209-7.

Wiseman RW, Karl JA, Bimber BN, O'Leary CE, Lank SM, Tuscher JJ, Detmer AM, Bouffard P, Levenkova N, Turcotte CL, Szekeres EJ, Wright C, Harkins T, O'Connor DH: Major histocompatibility complex genotyping with massively parallel pyrosequencing. Nat Med. 2009, 15: 1322-1326. 10.1038/nm.2038.

Wiseman RW, Wojcechowskyj JA, Greene JM, Blasky AJ, Gopon T, Soma T, Friedrich TC, O'connor SL, O'connor DH: Simian Immunodeficiency Virus SIVmac239 Infection of Major Histocompatibility Complex-Identical Cynomolgus Macaques from Mauritius. J Virol. 2007, 81: 349-361. 10.1128/JVI.01841-06.

Lank SM, Wiseman RW, Dudley DM, O'Connor DH: A novel single cDNA amplicon pyrosequencing method for high-throughput, cost-effective sequence-based HLA class I genotyping. Hum Immunol. 2010

Budde ML, Wiseman RW, Karl JA, Hanczaruk B, Simen BB, O'Connor DH: Characterization of Mauritian cynomolgus macaque major histocompatibility complex class I haplotypes by high-resolution pyrosequencing. Immunogenetics. 2010, 62: 773-780. 10.1007/s00251-010-0481-9.

Hickman HD, Batson CL, Prilliman KR, Crawford DL, Jackson KL, Hildebrand WH: C-terminal epitope tagging facilitates comparative ligand mapping from MHC class I positive cells. Hum Immunol. 2000, 61: 1339-1346. 10.1016/S0198-8859(00)00216-0.

Hawkins OE, Vangundy RS, Eckerd AM, Bardet W, Buchli R, Weidanz JA, Hildebrand WH: Identification of breast cancer peptide epitopes presented by HLA-A*0201. J Proteome Res. 2008, 7: 1445-1457. 10.1021/pr700761w.

Falk K, Rotzschke O, Stevanovic S, Jung G, Rammensee HG: Allele-specific motifs revealed by sequencing of self-peptides eluted from MHC molecules. Nature. 1991, 351: 290-296. 10.1038/351290a0.

Snell GD: Methods for the study of histocompatibility genes. J Genet. 1948, 49: 87-108. 10.1007/BF02986826.

Kulkarni S, Savan R, Qi Y, Gao X, Yuki Y, Bass SE, Martin MP, Hunt P, Deeks SG, Telenti A, Pereyra F, Goldstein D, Wolinsky S, Walker B, Young HA, Carrington M: Differential microRNA regulation of HLA-C expression and its association with HIV control. Nature. 2011, 472: 495-498. 10.1038/nature09914.

Li Q, Duan L, Estes JD, Ma ZM, Rourke T, Wang Y, Reilly C, Carlis J, Miller CJ, Haase AT: Peak SIV replication in resting memory CD4+ T cells depletes gut lamina propria CD4+ T cells. Nature. 2005, 434: 1148-1152.

O'Connor SL, Lhost JJ, Becker EA, Detmer AM, Johnson RC, Macnair CE, Wiseman RW, Karl JA, Greene JM, Burwitz BJ, Bimber BN, Lank SM, Tuscher JJ, Mee ET, Rose NJ, Desrosiers RC, Hughes AL, Friedrich TC, Carrington M, O'Connor DH: MHC heterozygote advantage in simian immunodeficiency virus-infected mauritian cynomolgus macaques. Sci Transl Med. 2010, 2: 22ra18-

Apanius V, Penn D, Slev PR, Ruff LR, Potts WK: The nature of selection on the major histocompatibility complex. Crit Rev Immunol. 1997, 17: 179-224.

Borghans JA, Beltman JB, De Boer RJ: MHC polymorphism under host-pathogen coevolution. Immunogenetics. 2004, 55: 732-739. 10.1007/s00251-003-0630-5.

Carrington M, Nelson GW, Martin MP, Kissner T, Vlahov D, Goedert JJ, Kaslow R, Buchbinder S, Hoots K, O'Brien SJ: HLA and HIV-1: heterozygote advantage and B*35-Cw*04 disadvantage. Science. 1999, 283: 1748-1752. 10.1126/science.283.5408.1748.

Doherty PC, Zinkernagel RM: Enhanced immunological surveillance in mice heterozygous at the H-2 gene complex. Nature. 1975, 256: 50-52. 10.1038/256050a0.

Evans ML, Neff BD: Major histocompatibility complex heterozygote advantage and widespread bacterial infections in populations of Chinook salmon (Oncorhynchus tshawytscha). Mol Ecol. 2009, 18: 4716-4729. 10.1111/j.1365-294X.2009.04374.x.

Ilmonen P, Penn DJ, Damjanovich K, Morrison L, Ghotbi L, Potts WK: Major histocompatibility complex heterozygosity reduces fitness in experimentally infected mice. Genetics. 2007, 176: 2501-2508. 10.1534/genetics.107.074815.

Nelson GW, Martin MP, Gladman D, Wade J, Trowsdale J, Carrington M: Cutting edge: heterozygote advantage in autoimmune disease: hierarchy of protection/susceptibility conferred by HLA and killer Ig-like receptor combinations in psoriatic arthritis. J Immunol. 2004, 173: 4273-4276.

Sommer S: The importance of immune gene variability (MHC) in evolutionary ecology and conservation. Front Zool. 2005, 2: 16-10.1186/1742-9994-2-16.

Spurgin LG, Richardson DS: How pathogens drive genetic diversity: MHC, mechanisms and misunderstandings. Proc Biol Sci. 2010, 277: 979-988. 10.1098/rspb.2009.2084.

Flesch IE, Woo WP, Wang Y, Panchanathan V, Wong YC, La Gruta NL, Cukalac T, Tscharke DC: Altered CD8(+) T cell immunodominance after vaccinia virus infection and the naive repertoire in inbred and F(1) mice. J Immunol. 2010, 184: 45-55. 10.4049/jimmunol.0900999.

Thông tin
Thông tin xuất bản

BMC Immunology

Thông tin tác giả