Qa-1(人类中的 HLA-E)属于非经典主要组织相容性复合体 1b 分子家族。研究表明,使用 Qa-1 结合表位进行免疫可增强组织特异性免疫调节,并改善多种自身免疫性疾病。本文介绍一种重叠肽库策略,用于鉴定蛋白质中的 Qa-1 表位。
Qa-1(人类中的 HLA-E)属于非经典主要组织相容性复合体 1b 分子家族。研究表明,使用 Qa-1 结合表位进行免疫可增强组织特异性免疫调节,并改善多种自身免疫性疾病。本文介绍一种重叠肽库策略,用于鉴定蛋白质中的 Qa-1 表位。
Qa-1(人类中的 HLA-E)属于非经典主要组织相容性复合体 1b(MHC-Ib)分子家族。近期研究表明,Qa-1 分子在监测细胞的结构与功能完整性、诱导免疫调节以及限制对病毒感染的免疫应答中发挥重要作用。此外,通过表位免疫增强 Qa-1 限制性 CD8+ T 细胞功能已在多种自身免疫性疾病动物模型中显示出治疗效果,例如 实验性过敏性脑脊髓炎、胶原诱导性关节炎和非肥胖型糖尿病。因此,迫切需要一种能够高效、快速鉴定蛋白质中功能性 Qa-1 表位的方法。本文描述了一种利用针对重叠肽(OLP)文库的 Qa-1 限制性 CD8+ T 细胞系来确定蛋白质中 Qa-1 表位的实验方案。该 OLP 文库包含覆盖整个蛋白质序列的 15 肽重叠肽,相邻肽段之间重叠 11 个氨基酸。利用本方案,我们近期在髓鞘少突胶质细胞糖蛋白(MOG)中鉴定出一个 9 肽 Qa-1 表位。新鉴定的 MOG Qa-1 表位可诱导表位特异性、Qa-1 限制性的 CD8+ T 细胞,从而增强针对髓鞘的免疫调节作用。因此,该方案有助于未来进一步研究 Qa-1 限制性 CD8+ T 细胞的新靶点及其功能。
Qa-1 属于小鼠中的一类非经典主要组织相容性复合体 1b(MHC-Ib)分子,其人类同源分子为 HLA-E。已有研究表明,Qa-1 分子具有重要的生物学功能。首先,Qa-1 分子在监测细胞结构与功能完整性方面发挥关键作用。在此过程中,Qa-1 分子进化出多种策略以监控细胞的正常功能。其中一种策略是 Qa-1 分子可与经过加工的信号肽(表位)形成复合物, 即 内质网中由经典MHC-Ia分子加工产生的Qa-1决定簇修饰肽(Qdm)1这些Qa-1/Qdm复合物随后呈现在细胞表面,并与NK细胞上的抑制性NKG2A受体结合,从而抑制NK细胞的杀伤活性。2如果MHC-Ia分子的表达缺失,细胞(例如恶性细胞)将对自然杀伤细胞(NK)的杀伤作用变得敏感。2另一种策略使Qa-1分子能够在缺乏TAP(抗原加工相关转运蛋白)的细胞表面形成新的Qa-1/表位复合物3 和/或ERAAP(内质网氨基肽酶,与抗原加工相关)4 (这两种缺陷在恶性细胞中常同时出现)。表达这些新Qa-1/表位复合物的细胞可被表位特异性的Qa-1限制性CD8+ T细胞。其次,Qa-1分子诱导免疫调节5在此方面,Qa-1/表位复合物已被证明可刺激CD8+ 对防止免疫介导的自身组织损伤具有重要作用的调节性T(Treg)细胞6,7,8,9,10第三,Qa-1限制性CD8+ 调节性T细胞已被证明可限制针对病毒感染的免疫反应11.
因此,特异性扩增表位特异性的Qa-1限制性CD8+ T细胞,是一种有望用于清除异常细胞、增强免疫调节以及控制病毒诱导的免疫反应强度的策略。尽管目前尚未明确扩增表位特异性的Qa-1限制性CD8+ T细胞是否能够增强免疫监视功能并限制病毒诱导的免疫反应,但我们的实验室及其他研究团队已明确证实,使用Qa-1表位进行免疫接种可增强针对致病性自身反应性CD4+ T细胞的Qa-1限制性CD8+ Treg细胞功能,从而在多种动物模型中有效控制由CD4+ T细胞介导的自身免疫性疾病,例如实验性过敏性脑脊髓炎(人类多发性硬化症的动物模型)6,10、胶原诱导性关节炎(人类类风湿性关节炎的动物模型)7以及非肥胖型糖尿病(人类1型糖尿病的动物模型)8。此外,我们还发现,使用组织特异性Qa-1表位进行免疫接种可通过扩增CD8+ Treg细胞,实现对该组织中免疫介导性炎症的特异性控制12。上述临床前研究的成功表明,有必要对Qa-1表位免疫接种在治疗组织特异性免疫介导性疾病中的应用进行全面评估,并进一步探索其在治疗与TAP和ERAAP缺陷相关的其他疾病中的潜在价值。
因此,迫切需要一种能够可靠且快速分析蛋白质中 Qa-1 表位的技术。目前,仅有少数具有重要生物学意义的 Qa-1 表位被报道。这些 Qa-1 表位大多是在研究 CD8+ T 细胞对细菌的应答13、TAP 缺陷细胞3、ERAAP 缺陷细胞4 以及引起实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)的细胞6,9 的过程中偶然发现的。因此,亟需一种高通量技术,用于在特定蛋白质中鉴定具有重要生物学功能的 Qa-1 表位。下文所述为一种重叠肽(OLP)文库策略,该方法利用针对某蛋白质 OLP 肽库(OLP_pool)的 Qa-1 限制性 CD8+ T 细胞系,来定位蛋白质中的功能性 Qa-1 表位。
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所有实验均按照德克萨斯大学埃尔帕索分校和洛马林达大学动物护理与使用委员会批准的机构动物护理与使用方案进行。
1. 生成覆盖蛋白质全长的OLP文库
2. 使用 OLP_pool 负载的 Kb-/- Db-/- 树突状细胞(DCs)对 Kb-/- Db-/- CD8+ T 细胞进行初始激活。
注意:Qa-1 有两个主要等位基因:一个是 Qa-1a,另一个是Qa-1b由于学术研究中常用的动物 例如 C57BL/6 和 Balb/c 小鼠均携带 Qa-1b,本方案描述了Qa-1的定位步骤b 蛋白质中的表位。CD8+ 本方案中使用的T细胞是从K中纯化的b-/-Db-/- 小鼠(C57BL/6背景)中CD8+ T细胞主要受到包括Qa-1在内的非经典MHC-Ib分子的限制。
3. 使用经OLP_pool致敏的巨噬细胞再次刺激已致敏的CD8+ T细胞
4. 在OLP_pool再刺激的CD8+ T细胞系中确定OLP_pool特异性、Qa-1限制性应答
注意:OLP_pool特异性的、受Qa-1限制的反应,在经OLP_pool再刺激的CD8+ T细胞系中,通过IFNγ ELISPOT实验检测其在C1R或C1R.Qa-1b细胞存在下受OLP_pool刺激后分泌IFNγ的情况来确定。C1R细胞可从商业途径获得。C1R.Qa-1b细胞可通过使用Qa-1慢病毒载体转导C1R细胞而获得。
5. 在OLP_pool特异性的CD8+ T细胞系中,鉴定刺激Qa-1限制性IFN-γ分泌的OLP_pool中单个肽段
6. 在15肽重叠多肽中鉴定最佳Qa-1表位,该表位可刺激OLP混合物特异性的、受Qa-1限制的CD8+ T细胞系产生表位特异性应答
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覆盖蛋白质全长的OLP文库设计
从蛋白质的N端开始,每条肽段包含15个氨基酸(15肽)。因此,第一条肽段覆盖第1至第15位氨基酸。第二条肽段的N端与第一条肽段的C端重叠11个氨基酸,因此其覆盖第5至第19位氨基酸。按照此方式设计肽段,直至覆盖蛋白质C端(图1)。我们选择15肽文库,是因为我们及其他研究者已证实,当15肽被加入树突状细胞(DCs)或巨噬细胞时,可被有效加工成CD8+ T细胞识别的表位14,15。重叠肽(OLP)文库中的肽段数量取决于蛋白质的长度。此外,最后一个OLP的长度可根据蛋白质长度在12至15肽之间变动。例如,髓鞘少突胶质细胞糖蛋白(MOG)全长为247个氨基酸,其OLP文库包含59条OLP12...
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本文中,我们描述了一种用于分析蛋白质中Qa-1表位的实验方案。与此方案相关,此前已有若干其他策略被报道。首先,曾利用同种异体CD8+ T细胞系和克隆来鉴定Qdm1。其次,通过分析Qdm获得的推测性Qa-1结合基序被用于鉴定HSP60p216-224以及TCRBV8.1表位9,18。第三,使用来自某一蛋白质的一系列重叠肽段免疫动物,随后从免疫后的动物中分离CD8+ T细胞,以鉴定TCRBV8.2肽段p42-50,并进一步证实该肽段可与Qa-1结合6,10,19。第四,将具有功能的CD8+ T细胞系与cDNA展示文库联合使用,用于鉴定FL9 Qa-1表位4。
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作者声明无利益冲突。
感谢 Penelope Garcia 在技术方面提供的帮助以及对本文手稿的准备工作。本研究得到了洛马林达大学医学院研究创新基金(RIG,编号 681205-2967)和国家多发性硬化症协会试点基金(PP1685)对 XT 的资助。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 待分析的蛋白质 | N/A | N/A | 蛋白质序列可从NCBI获取 |
| 二甲基亚砜(DMSO) | Sigma-Aldrich | Cat#: D2650 SIGMA | DMSO应为无菌且经细胞培养测试。 |
| Kb-/-Db-/- 小鼠 | Lauson实验室 | Stock#: 019995 | 我们曾使用Taconic H2-KbH2-Db 双重敲除小鼠(货号:4215-F 和 4215-M),但该品系目前已不再提供。 |
| AIM V无血清培养基 | ThermoFisher Scientific | Cat#: 12055091 | |
| 2-巯基乙醇 | ThermoFisher Scientific | Cat#: 21985023 | |
| 丙酮酸钠 | ThermoFisher Scientific | Cat#: 11360070 | |
| 非必需氨基酸 | ThermoFisher Scientific | Cat#: 11140076 | |
| Dynabeads CD8阳性分离试剂盒 | ThermoFisher Scientific | Cat#: 11333D | |
| Bio-Gel P-100 | Bio-Rad | Cat#: 150-4171 | |
| 磷酸盐缓冲液(PBS) | ThermoFisher Scientific | Cat#: 20012027 | |
| 移液管 | Globe Scientific | Mfg#: 137238 | |
| 小鼠M-CSF | PeproTech | Cat#: 315-02 | |
| 48孔组织培养板 | USA Scientific | Cat#: CC7682-7548 | |
| Corning Costar TC处理多孔板,96孔,V型底 | Sigma-Aldrich | Cat#: Z372129 Sigma | |
| 1 ml深孔6孔聚丙烯板,无菌 | USA Scientific | Item#: 1896-1110 | |
| 重组小鼠IL-2 | PeproTech | Cat#: 212-12 | |
| 重组小鼠IL-7 | PeproTech | Cat#L: 217-17 | |
| 捕获型抗IFN-γ 抗体 | BD Biosciences | Cat#: 551881 | |
| ELISPOT板 | Sigma-Aldrich | Cat#: S2EM004M99 | |
| C1R | ATCC | Cat#: ATCC CRL-1993 | |
| C1R.Qa-1b | 定制构建(GenBank登录号:NM_010398.3) | ||
| Qa-1慢病毒载体 | GeneCopoeia | Product#: Mm02955 | |
| 检测型抗IFN-γ 抗体 | BD Biosciences | Cat#: 551881 | |
| Tween20 | Sigma-Aldrich | Cat#: P9416 | |
| 链霉亲和素-HRP | BD Biosciences | Cat#: BD557630 | |
| AEC底物 | BD Biosciences | Cat#: 551951 | |
| 免疫斑点分析仪 | ImmunoSpot | 任何免疫斑点分析仪均可用于此目的。 |
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