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Immunity|IF=43.474 Ciacchi等人发现CD4+T细胞可以介导肺溶素表位的识别产生广谱抗菌免疫

浏览次数:23      日期:2023-07-12 15:19:28


肺炎链球菌,也称为肺炎球菌(Streptococcus pneumoniae),是一种细菌性病原体,在世界范围内可引起很高的发病率和死亡率。肺炎球菌可引起多种疾病,按严重程度划分从急性中耳炎和鼻窦炎到危及生命的脑膜炎、肺炎和败血症等统称为侵袭性肺炎球菌疾病(IPDs)。CD4+T细胞对肺炎球菌的免疫已在小鼠模型中得到证实,CD4+T细胞介导的免疫应答对于肺炎球菌引起的反复细菌定植和侵袭性肺炎球菌疾病(IPD)具有保护作用。尽管这样的免疫反应过程已被证明,但是是否适用于人类免疫方面一直未明确。

近日Ciacchi等人鉴定了源自Ply十一肽区域的高度免疫原性肺炎球菌CD4+T细胞表位,该表位在许多其他细菌CDC中是保守的(十一肽序列在CDC的功能中起着至关重要的作用,促进膜插入、重折叠、寡聚化和孔形成,最终引发细胞死亡)。该研究表明,肺炎链球菌胆固醇依赖性细胞溶素(CDC)中的一个保守表位可以引起不同细菌病原体的跨菌属免疫。

Immunity

研究方法:

作者通过合成Ply427-444肽段的变异体并进行增殖实验,确定了CD4+T细胞克隆对特定核心表位的识别。随后,使用四聚体染色结合流式细胞术来评估CD4+T细胞在侵袭性肺炎链球菌病(IPD)症状史的供体中,对ECT特异性的反应。

数据表明CD4+T细胞介导的针对Ply的免疫与免疫监视和病原体消除有关。在这项研究中,作者发现HLA-DP限制性十一肽特异性是Ply导向的CD4+T细胞反应的一个重要组成部分,能够对系统发育多样化的细菌病原体产生广泛的免疫力,这些病原体与CDC的表达有关。在肺炎球菌感染后的康复期供体,受HLA-DP限制的CD4+T细胞通过结构多样的公共和私有TCR进行抗原保存和表位识别,并在健康供体中形成记忆细胞群体。

研究思路:

1. CD4+T细胞识别肺炎球菌溶血素的保守细菌表位(Ply427–441)

Ply被认为是包含在肺炎球菌蛋白疫苗中的潜在候选抗原。学者等通过测量人外周血单核细胞(PBMC)样本中的抗原特异性增殖反应来评估dPly的免疫原性。作者在健康供体中鉴定出三个免疫原性肽库,使用这些库中的单个肽、进一步筛选表明,S083-24(Ply427-444)引发的增殖反应与dPly观察到的增殖反应相当。健康供体中针对Ply427-444的CD4+T细胞反应普遍存在,表明在多种或常见的HLAII类同种异形体的背景下存在抗原呈递。

进一步研发证明跨越dPly十一肽区域的高度免疫原性CD4+T细胞表位,其引发受HLA-DPB1*02和/或HLA-DPB1*04限制的功能多样化反应。

Ply427-444是一种免疫显性表位,可诱导CD4+T细胞增殖和细胞因子产生

图1. Ply427-444是一种免疫显性表位,可诱导CD4+T细胞增殖和细胞因子产生

CD4+T细胞通过识别和与这个抗原表位相互作用,激活免疫反应。针对肺炎链球菌(肺炎球菌)的CD4+T细胞介导免疫反应可以保护免受细菌再次寄生和侵袭性肺炎链球菌病(IPD)的影响。

2. 在HLA-DPB1*04的背景下,Ply427–441被结构多样的TCR识别

为了建立Ply十一肽免疫识别的分子基础,作者将HLA-DP*04/ECT四聚体结合CD4+T细胞进行索引排序(图2F)并对表达的TCR进行测序,数据显示CD4+T细胞识别Ply十一肽表位并通过多种TCR进行抗原结合。通过亲和力(KD)和动力学测量,Ply427–441与HLA-DP4形成复合物,具有高度特征性表位。

Ply427-439是建立多样化TCRs的目标

图2. Ply427-439是建立多样化TCRs的目标

CD4+T细胞通过识别和与这个抗原表位相互作用,激活免疫反应。针对肺炎链球菌(肺炎球菌)的CD4+T细胞介导免疫反应可以保护免受细菌再次寄生和侵袭性肺炎链球菌病(IPD)的影响。

3. Ply427–441由全球广泛存在的HLA同素异形体DPB1*02和DPB1*04呈现

通过HLA-DP4-Ply427-441复合物中共享与特有TCR的接口比较,作者鉴定出了针对肺炎链球菌表位,Ply427-444的共享和特有CD4+T细胞克隆类型,这一表位具有高度免疫优势且由广泛存在的人类白细胞抗原(HLA)DPB1*02和DPB1*04呈递。这表明在不同个体中存在共同的CD4+T细胞克隆类型,对这个特定的肺炎链球菌表位具有免疫应答作用。

Ply427-439是建立多样化TCRs的目标

图3. Ply427-439是建立多样化TCRs的目标

4. 相关表位的交叉识别可以产生跨界细菌免疫

研究还得出新的结论,针对Ply的CD4+T细胞介导的免疫反应在免疫监视和病原体消除中起重要作用。HLA-DP限制的十一个肽基序列特异性是针对Ply的CD4+T细胞应答的主要组成部分,使得这种免疫应答能够对CDCs表达的不同进化类群细菌病原体进行有效识别。

十一肽特异性CD4+T细胞克隆的交叉识别

图4. 十一肽特异性CD4+T细胞克隆的交叉识别

这些发现为应对威胁生命的细菌性传染病,包括IPD在内的疾病预防和治疗策略提供了重要信息,并揭示了特异性CD4+T细胞在免疫保护中的关键作用和机制。

结论:

由于通过普遍存在的人类白细胞抗原(HLA)分型DPB1*02和DPB1*04呈递,并且通过结构多样的T细胞受体(TCR)识别,研究表明这种免疫优势的CD4+T细胞表位具有广泛的免疫原性。此外,Ply427-444的免疫原性是由保守的十一个肽链区域(ECTGLAWEWWR)中的核心残基支持的,这使得它能够交叉识别表达CDCs的异源细菌病原体。分子研究进一步显示,HLA-DP4-Ply427-441与特有和共享的TCR之间的结合方式相似。总的来说,这些发现揭示了近乎全球性的免疫反应集中于一个跨菌属的细菌表位的机制决定因素,这可能为应对包括IPD在内的各种威胁生命的传染性疾病提供辅助治疗策略的信息。

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Recombinant Clostridium perfringens Perfringolysin O(pfo)

(Tris-Glycine gel) Discontinuous SDS-PAGE (reduced) with 5% enrichment gel and 15% separation gel.

Based on the SEQUEST from database of E.coli host and target protein, the LC-MS/MS Analysis result of CSB-EP314820CMB could indicate that this peptide derived from E.coli-expressed Clostridium perfringens (strain 13 / Type A) pfo.

原文链接:https://www.cell.com/immunity/pdf/S1074-7613(23)00140-1.pdf
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