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Il flusso di lavoro generale per isolare i complessi MHC-peptidi per l'analisi delle immunopeptidome da parte della SM è illustrato nella Figura 1. Vengono mostrati risultati rappresentativi per la verifica dell'efficienza di legame delle perline dell'anticorpo (Figura 2) (utilizzando l'anticorpo Y3 anti-H2Kb) e dell'efficienza di eluizione dei complessi peptidici MHC dalle perline (Figura 3) (utilizzando l'anticorpo anti-HLA-ABC W6/32). Sono stati inoltre applicati saggi di quantificazione basati sulla citometria a flusso21 per misurare il numero assoluto di molecole MHC di classe I per cellula EL4 (H2Kb e H2Db) e cellula JY (HLA-ABC), come mostrato nella Figura 4A.
La riproducibilità intra- e inter-individuale dei risultati utilizzando il protocollo corrente è mostrata nella Figura 4B-E. I risultati rappresentativi sono mostrati per i peptidi MHC di classe I identificati da 1 x 108 cellule EL4 e 1 x 108 cellule JY. I risultati sono stati generati da due diversi membri del laboratorio (Utente 1 e Utente 2). Per l'utente 1, il numero medio di peptidi specifici MHCI rilevati dalle cellule EL4 e JY è stato rispettivamente 1341 e 6361; per l'utente 2, 1933 e 7238, rispettivamente (Figura 4B,D). Il coefficiente medio di variazione (CV) per il numero di peptidi rilevati in tre diverse repliche/esperimenti biologici varia dall'1,9% all'11% (Figura 4B,D). Sebbene i CV per il numero di peptidi rilevati nei tre diversi esperimenti fossero relativamente piccoli, l'identità dei peptidi variava considerevolmente (Figura 4C, E). In effetti, i diagrammi di Venn rappresentativi mostrano che la proporzione di peptidi che sono stati rilevati in modo riproducibile attraverso tre repliche biologiche variava dal 39% (utente 2, cellule EL4) al 63% (utente 1, cellule JY) (Figura 4C, E e Tabella supplementare 2).
Le mappe di calore generate dal software MVP mostrano la forza di legame MHC prevista dei peptidi identificati utilizzando gli strumenti della suite NetMHCpan25,26,28. Due opzioni di routine GibbsCluster, che sono chiamate "GibbsCluster non supervisionato" e "GibbsCluster allele-specifico", vengono eseguite anche da MVP per estrarre motivi leganti i peptidi MHC. Si noti che MVP ha delle limitazioni; il suo obiettivo primario non è quello di estrarre motivi allele-specifici e annotare peptidi in modo altamente accurato, ma piuttosto di fornire una visione a volo d'uccello sulla qualità complessiva, la composizione e la specificità MHC dei campioni.
Per i peptidi MHC di classe I (H2Db e H2Kb) di topo nelle cellule EL4 (Figura 5A; pannelli superiori e dati supplementari 1), una mappa di calore rappresentativa mostra che l'89% di tutti i peptidi 8-12-mer rilevati sono previsti come leganti forti (SB: NetMHCpan %Rank <0.5) o leganti deboli (WB: NetMHCpan %Rank <2) per molecole H2Db o H2Kb. I cluster di sequenza generati dai peptidi 8-12-mer sono in concordanza con i loghi riportati per H2Db (asparagina a P5 e Leucina a P9) e H2Kb (fenilalanina a P5 e leucina a P8) (Figura 5)29. Vale la pena ricordare che un terzo motivo dominante (istidina a P7 e leucina a P9) e ulteriori motivi "artefatti" possono essere osservati usando l'anticorpo M1 (Dati supplementari 1). Infatti, l'anticorpo M1 è noto per reagire in modo incrociato con la molecola Qa2 non classica e, pertanto, i peptidi associati a Qa2 vengono rilevati anche dalla SM (Dati supplementari 1). Qui, per semplicità, la Figura 5 si concentra sulla visualizzazione dei motivi di legame peptidico ben consolidati per i due alleli H2b classici (cioè H2Db o H2Kb) espressi nelle cellule EL4.
Per i peptidi umani HLA di classe I (HLA-ABC) nelle cellule JY (Figura 5A; pannelli inferiori e dati supplementari 2), una mappa di calore rappresentativa mostra che il 97% di tutti i peptidi 8-12-mer rilevati sono previsti essere SB o WB per HLA-A * 0201, -B * 0702 o -C * 0702. I peptidi sono stati raggruppati per visualizzare i motivi di legame peptidico per HLA-A * 0201 e -B * 0702. Il motivo di legame per HLA-C*0702 non è mostrato nella Figura 5A perché l'allele C*0702 ha un livello di espressione relativamente basso. Pertanto sono stati isolati e identificati troppo pochi peptidi C*0702 per generare un motivo C*0702 rappresentativo. Si noti che il motivo C*0702 può essere visualizzato in altri studi30,31,32 o dal sito web NetMHCpan 4.1 Motif Viewer33.
Per i peptidi umani HLA classe II (HLA-DR) nelle cellule JY (Figura 5B; pannelli superiori e dati supplementari S3), una mappa di calore rappresentativa mostra che il 70% di tutti i peptidi 9-22-mer rilevati sono previsti essere SB o WB per HLA-DRB1 * 0404 e -DRB1 * 1301. Sono mostrati motivi di legame peptidico per questi due alleli (Figura 5B). Si noti che i motivi leganti i peptidi mostrati qui potrebbero non essere in completa concordanza con i loghi recentemente riportati per HLA-DRB1 * 0404 e -DRB1 * 130134. Questa discrepanza evidenzia l'attuale incapacità di MVP/NetMHCpan di annotare con precisione i peptidi in alleli HLA di classe II che sono meno caratterizzati, come HLA-DRB1*0404 e -DRB1*1301 espressi nelle cellule JY. Ulteriori informazioni sui motivi di legame peptidico di classe II possono essere trovate in altri studi34,35 e dal sito web NetMHCIIpan 4.0 Motif Viewer36.
Infine, per i peptidi MHC di classe II (H2-IAd e H2-IEd) di topo nelle cellule A20 (Figura 5B; pannelli inferiori e dati supplementari 4), una mappa di calore rappresentativa mostra che l'87% di tutti i peptidi 9-22-mer rilevati sono previsti essere SB o WB per H2-IAd o H2-IEd. I motivi leganti peptidici per questi due alleli sono in concordanza con i loghi riportati37.
I report HTML completi generati dal software MVP per valutare la qualità complessiva e la specificità MHC dei campioni sono disponibili nei dati supplementari 1-4.

Figura 1: Schema della procedura completa per l'isolamento dei peptidi MHC di classe I e II. (A-B)100 milioni di celle vengono pellettizzate e lisate con tampone Chaps allo 0,5%. (C) Il lisato cellulare viene centrifugato e il surnatante viene aggiunto alle perle cnbr-sefarosio accoppiate all'anticorpo desiderato in anticipo e (D) incubato 14-18 ore a 4 °C. (E) Dopo l'immunocaptura, le perle vengono trasferite in una colonna di polipropilene e lavate e i complessi peptidici MHC vengono eluiti con una soluzione di TFA all'1%. (F) I peptidi vengono dissalati ed eluiti utilizzando una colonna C18. (G) Successivamente, i peptidi vengono essiccati e analizzati mediante spettrometria di massa tandem. (H) La qualità dei peptidi isolati MHC di classe I e II può essere valutata in base ai sottotipi HLA utilizzando il software MhcVizPipe liberamente disponibile. Figura creata con BioRender.com (NT22ZL8QSL). Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 2: Colorazione del gel Coomassie per monitorare l'efficienza di legame degli anticorpi alle perle attivate da SEPHAROSE CNBr. Aliquote di volumi equivalenti sono state caricate su gel SDS-PAGE al 12% seguito da colorazione blu Coomassie: perline + pre-accoppiamento anticorpale (1), anticorpo non legato dopo la fase di accoppiamento (2), surnatante dopo ultimo lavaggio dopo accoppiamento (3) e perline accoppiate con anticorpo (4). L'efficienza del legame è illustrata da una significativa diminuzione dell'intensità di colorazione del segnale delle catene leggere e pesanti di H2Kb quando le perle sono legate covalentemente (Lane 4) alle perline CNBr rispetto all'anticorpo prima dell'accoppiamento (Lane 1). La figura è stata ristampata e adattata da bioRxiv38. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 3: Western blotting per il monitoraggio di complessi MHC-peptidi a seguito di eluizione acida da perline attivate da CNBr accoppiate ad anticorpi. Le aliquote prelevate dai passaggi indicati nel protocollo (1/100 del volume totale misurato) sono state caricate su un gel SDS-PAGE al 12% e trasferite sulla membrana nitrocellulosa: perline + lisato dopo immunocapture e ultimo lavaggio (A); surnatante di ultimo lavaggio (B) e complessi MHC-peptidici eluiti dalle perline (C). Il forte segnale di rilevazione dei complessi MHC-peptide in (C) utilizzando anticorpi a catena pesante anti-HLA-ABC (Abcam, #ab 70328, 1:5000) ha confermato l'isolamento dei complessi MHC-peptidi a seguito di eluizione acida. Si noti che è possibile valutare la proporzione di complessi MHC-peptidi che non sono stati catturati dalle perle accoppiate agli anticorpi raccogliendo il flusso attraverso il passaggio dal passaggio 3.1.6. Un'aliquota può essere aggiunta alla macchia occidentale (non mostrata su questo gel). Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 4: Identificazione di peptidi MHC di classe I da cellule JY ed EL4. (A) Istogramma che mostra il numero assoluto di molecole H2Db e H2Kb della superficie cellulare per cellula EL4 e di molecole HLA-ABC per cellula JY. La quantificazione è stata eseguita mediante citometria a flusso. L'errore medio e standard della media sono stati ottenuti da tre repliche biologiche. (B, D) Istogramma che mostra il numero medio e la deviazione standard della media dei peptidi MHC di classe I identificati da due utenti indipendenti (USER_1 [U1] e USER_2 [U2]). Vengono mostrati il numero medio e la deviazione standard della media dei peptidi MHC di classe I rilevati dalle cellule EL4 di topo (B) e dalle cellule JY umane (D). Sono indicati i coefficienti di variazione (CV) su tre repliche biologiche indipendenti. (C, E) Diagrammi di Venn che mostrano il numero di peptidi che sono stati rilevati in modo riproducibile nelle cellule EL4 (C) e JY (E) da due utenti indipendenti (U1 e U2) attraverso tre repliche biologiche indipendenti. La Figura 4A è stata ristampata e adattata da bioRxiv38. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 5: Visualizzazione dei dati immunopeptidomici utilizzando lo strumento software MVP. Analisi dei dati dei peptidi MHC di classe I E (B) di topo e umani (A) MHC di classe II. Vengono mostrate le mappe di calore di affinità di legame rappresentative (pannelli di sinistra) e i motivi di legame peptidico (pannelli di destra). I colori delle mappe di calore rappresentano l'affinità di legame MHC prevista da NetMHCpan 4.1 (%rank). I leganti forti sono rossi (%rank <0.5), i leganti deboli sono blu (%rank <2) e i non-Binders sono gialli (%Rank >2). La proporzione (%) di peptidi 8-12meri (A) e peptidi 9-22meri (B) che sono SB o WB è indicata tra parentesi. I motivi di legame peptidico sono stati generati da MVP utilizzando l'opzione "Gibbscluster specifico per allele". Questi risultati rappresentativi sono stati ottenuti da 1 x 108 cellule e utilizzando i seguenti anticorpi e linee cellulari: anticorpo M1 e cellule EL4 per peptidi MHC di classe I di topo; Anticorpo W6/32 e cellule JY per peptidi umani MHC classe I; Anticorpo M5 e cellule A20 per peptidi MHC di classe II di topo; Anticorpo L243 e cellule JY per peptidi umani MHC classe II. Fare riferimento ai dati supplementari 1-4 per accedere ai report HTML completi generati dal software MVP. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Dati supplementari 1-4: Fare clic qui per scaricare questo file.
Dati supplementari 1: report HTML generato dal software MVP da peptidi isolati da 1 x 108EL4 cellule utilizzando l'anticorpo M1. Vengono mostrate tre repliche biologiche. Questo rapporto è correlato alla Figura 4 e alla Figura 5 e i peptidi rappresentativi sono elencati nella Tabella supplementare 2.
Dati supplementari 2: report HTML generato dal software MVP da peptidi isolati da 1 x 108 celluleJY utilizzando l'anticorpo W6/32. Vengono mostrati tre replati biologici. Questo rapporto è correlato alla Figura 4 e alla Figura 5 e i peptidi rappresentativi sono elencati nella Tabella supplementare 2.
Dati supplementari 3: report HTML generato dal software MVP da peptidi isolati da 1 x cellule 108JY utilizzando l'anticorpo L243. Questo rapporto è correlato alla Figura 5 e i peptidi rappresentativi sono elencati nella Tabella supplementare 2.
Dati supplementari 4: report HTML generato dal software MVP da peptidi isolati da 1 x 108A20 cellule utilizzando l'anticorpo M5. Questo rapporto è correlato alla Figura 5 e i peptidi rappresentativi sono elencati nella Tabella supplementare 2.
Tabella supplementare 1: Elenco delle riserve. Vengono descritte le ricette per tutti i buffer utilizzati nel protocollo. Fare clic qui per scaricare questa tabella.
Tabella supplementare 2: Elenchi rappresentativi di peptidi associati a H2Db/Kb, HLA-ABC, HLA-DR e H2-IAd/IEd. Questa tabella contiene gli elenchi di peptidi rappresentativi MHC di classe I e II isolati da linee cellulari EL4 e A20 di topo, rispettivamente, e HLA di classe I e II da linee cellulari JY umane. Questi dati sono stati depositati sul ProteomeXchange (PXD028633). Fare clic qui per scaricare questa tabella.
DISPONIBILITÀ DEI DATI:
I set di dati utilizzati in questo manoscritto sono stati depositati sul ProteomeXchange (http://proteomecentral.proteomexchange.org/cgi/GetDataset): PXD028633.