MDCK-MRP2 - Dkfz

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Forschungsschwerpunkt D
Tumorimmunologie
Antigenpräsentation durch MHC II Moleküle
Funktion von HLA-DM und HLA-DO und
Tetraspan-Komplexen
P. Brocke, K. Kunapuli, N. Garbi, M. Wühl, S. Schmidt,
G.J. Hämmerling
In Zusammenarbeit mit F. Batista, Cancer Research Institute,
London, UK; L. Leserman, INSERM Marseille-Luminy, Frankreich;
J. Neefjes, Netherlands Cancer Institue, Amsterdam,
Niederlande; H. Kropshofer, Roche Center for Medical Genomics,
Basel, Schweiz
Die vornehmliche Funktion von MHC Klasse II-Molekülen ist
es, körpereigene und fremde Antigene CD4-Zellen zu präsentieren.
Sowohl endogene als auch von aussen aufgenommene
Antigene werden in endosomalen Kompartimenten
durch Proteasen in Peptide zerlegt und binden dort
an MHC-II-Moleküle. Die MHC-II-Peptidkomplexe weren an
die Zelloberfläche transportiert, wo sie von T-Helferzellen
erkannt werden. Während der Biosynthese im endoplasmatischen
Retikulum (ER) assoziieren MHC-II-Moleküle mit
der invarianten Kette (Ii), die aufgrund eines Sortierungssignals
den Transport von MHC-II-Ii-Komplexen in endosomale
Kompartimente bewirkt. Ii bindet an MHC-II-Moleküle
vornehmlich durch ein Segment CLIP, welches die Peptidbindungsstelle
blockiert. Nach proteolytischem Abbau von
Ii in endosomalen Beladungskompartimenten verbleibt CLIP
in der Bindungsgrube des Klasse-II-Moleküls und muss entfernt
werden, bevor antigene Peptide binden können. Für
diesen Prozess ist das akzessorische Molekül HLA-DM essentiell
(H2-M in der Maus) (Kropshofer, H. et al. Immunol.
Today 18: 77-82, 1997; Kropshofer, H. et al. Immunity 6:
293-302, 1997; Armandola, E.A. et al.. In: Frontiere della
Biologia. Enciclopedia Italiana. Eds.: R. Levi-Montalcin et al.
p. 383-400, 1999; Vogt, A.B., et al. Seminars in
Immunology 11, 394-403, 1999; Arndt, S.O. et al. EMBO
J. 19: 1241-1251, 2000; Kropshofer, H. et al. Immunol.
Rev. 172: 267-278, 1999]. Hierbei verändert DM die
Konformation von MHC-II, was sich auf Erkennung durch
T-Helferzellen auswirkt [1]. Ein Grossteil von HLA-DM ist
sehr fest mit einem weiteren Molekül assoziiert, HLA-DO
(in der Maus H2-O), dessen Funktion noch unklar und Gegenstand
unserer Untersuchungen ist. MHC-Klasse-II, DMund
DO-Komplexe sind wiederum in Superkomplexen
(Mikrodomänen) mit verschiedenen Tetraspan-Molekülen
wie CD82, CD53 und CD63 eingebunden, deren immunologische
Funktion ebenfalls völlig unklar ist (Kropshofer, H.,
et al. Immunol. Rev. 172: 267-278, 1999 [2]).
HLA-DO: ein Regulator für HLA-DM.
HLA-DO ist ein MHC-II verwandtes Molekül, in MHC-kodiert,
und geht mit DM hochaffine Komplexe im ER ein. Im Gegensatz
zu DM ist DO nahezu ausschliesslich in B-Zellen exprimiert.
Seine biologische Rolle ist jedoch nicht klar. Unsere
in vitro-Untersuchungen mit gereinigten Molekülen haben
gezeigt, dass DO die Funktion bei DM in der Peptidbeladung
verstärkt, aber nur im sauren pH der späten endosomalen
Kompartimente [3]. Um die Funktion von H2-O in zellulären
Systemen zu untersuchen, haben wir B-Zelllinien generiert,
die H2-O überexprimieren, bzw. nach Transfektion mit Anti-
Sense-Konstrukten stark reduziert exprimieren. Die Ergebnisse
zeigen, dass H2-O in frühen endosomalen Kompartimenten
die Präsentation verschiedener Antigene negativ
moduliert, aber nicht die Präsentation von Antigen in späten,
sauren endosomalen Kompartimenten [4]. Vergleichbare
Befunde wurden mit H2-O-transgenen und H2-Oknockout
Mäusen gemacht [4]. Wir postulieren, dass H2-O
Abteilung D050
Molekulare Immunologie
DKFZ 2004: Wissenschaftlicher Ergebnisbericht 2002 - 2003
die Antigenpräsentation und damit Aktivierung der B-Zellen
verhindert, die das Antigen über die Flüssigphase aufnehmen.
Antigenpräsentation und Aktivierung mit Antikörperbildung
würde dann wahrscheinlich für die Antigene erfolgen,
die spezifisch über den B-Zellrezeptor BCR aufnehmen
[2]. Diese Fragen werden z.Zt. mit Zelllinien untersucht,
die das Antigen über spezifische BCR aufnehmen
und verschiedene Mengen von H2-O exprimieren, und auch
mit H2-O knockout und BCR transgenen Mäusen. Um den
Einfluss von Tetraspan Superkomplexen auf die Antigenpräsentation
aufzuklären, haben wir erfolgreich CD82 und
CD53 knockout-Mäuse hergestellt, die gegenwärtig untersucht
werden.
Publikationen (* = externer Koautor)
[1] Verreck F.A.W., Fargeas C.A, Hämmerling G.J., Conformational
alterations during biosynthesis of HLA-DR3 molecules controlled
by invariant chain and HLA-DM. Eur.J.Immunol 31: 1029-
1036, 2001
[2] Brocke, P., Garbi, N., Momburg, F., Hämmerling, G.J., HLA-
DM, DO, and TAPASIN: Functional Similarities and differences.
Current Opinion in Immunology, 14: 22-29, 2002
[3] Kropshofer, H., Vogt, A.B., *Thery, C., Armandola, E.A., Li,
B.-C., Moldenhauer, G., *Amigorena, S. and Hämmerling, G.J. A
role for HLA-DO as a co-chaperone of HLA-DM in peptide loading
of MHC class II molecules. EMBO J. 17: 2971-2981, 1998.
[4] Brocke, P., Armandola, E., Garbi, N., Hämmerling G.J.,
Downmodulation of antigen presentation by H2-O in B cell lines
and primary B lymphocytes. Eur. J. Immunol. 33, 411-421, 2003
Periphere Toleranz im Immunsystem
B. Arnold, R. Ganss, G.J. Hämmerling, A. Forde,
G. Hollmann, G. Küblbeck, A. Klevenz, N. Michel,
T. Oelert, S. Paljevic, G. Pougialis, R. Reibke,
C. Rumig, T. Sacher, S. Schmitt, T. Schüler
In Zusammenarbeit mit G. Opdenakker, Leuven, Belgien;
D. Stern, New York, USA; G. Schütz, Heidelberg, D; T. Chavakis
und P. Nawroth, Heidelberg; A. Limmer und P. Knolle, Bonn; S.
Goerdt, Mannheim; G. Hoyne, Canberra, Australien
Zur Entwicklung therapeutischer Ansätze bei Autoimmunerkrankungen
und in der Transplantation sowie zum Einsatz
des Immunsystems bei der Bekämpfung von Tumoren ist
die Kenntnis der Zusammenhänge essentiell, unter denen
Immunreaktionen in Toleranz bzw. Gewebezerstörung münden.
Wir beschäftigen uns daher mit der Frage, wie periphere
T-Zellen mit einer Spezifität für Antigene, die ausschliesslich
in extralymphatischen Geweben unter physiologischen
Bedingungen exprimiert werden, ruhiggestellt werden und
welche Vorgänge zur Brechung dieser Toleranz führen können.
Während der neonatalen Phase tragen verschiedene Prozesse
zum Aufbau eines T-Zellrepertoires bei, das uns einerseits
gegen Pathogene schützt, aber andererseits körpereigenes
Gewebe nicht angreift. So expandieren die im
Thymus gereiften T-Zellen in den peripheren lymphoiden
Organen auch ohne die Anwesenheit der entsprechenden
Pathogene, um den vorhandenen Platz zu füllen. Dabei
entwickeln sie sich zum Teil in Gedächtniszellen, die möglicherweise
im Falle einer Infektion zu einer schnelleren und
damit effektiveren Bekämpfung des Erregers beitragen
könnten [1].
Andererseits ist diese frühe Entwicklungsphase von besonderer
Bedeutung für die Ausprägung immunologischer Toleranz.
So können z.B. naive T-Zellen während der neonatalen
Phase in hoher Zahl in Gewebe wie z.B. die Haut