The specificity of trimming of MHC class I-presented peptides in the

endoplasmic reticulum

Aaron Hearn, Ian A. York and Kenneth L. Rock

The Journal of Immunology, 2009

Introduction :

ERAP1 : aminopeptidase du RE induite par IFN-γ élagage des précurseurs d'épitopes en N-ter

Résultat : peptides de 8- à 9-mer

Cellules KO ERAP1 : peu de présentation d'épitopes Souris KO ERAP1 : diminution diversité épitopes

ERAP1 indispensable pour la réponse immunitaire adaptative

Problèmatique :

Quelle est la spécificité de l'aminopeptidase ERAP1 dans le processus d'élagage des précurseurs

d 'épitopes ?

In vitro ERAP1 specificity

Étude in vitro avec ERAP1 recombinant humain

Epitope utilisé S-L:épitope immunodominant de l'OVA de pouletrestreint au CMH-I H2-Kb

Ajout en N-ter d'un acide aminéEvaluation de la vitesse d'élagage par ERAP1

Influence de l'extension N-ter

Leu et Met rapidement élagués Asp et Glu élagués lentement

N-terminal flanking amino acids affect presentation from ER-targeted precursors

Etude in vivo sur cellule HeLa-Kb-ICP47 :Transfection transitoire avec minigène contenant ssXXS-L

Influence des acides aminés en amont de S-L sur la présentation des épitopes :- X = Leu, Met, Tyr : très bonne présentation- X = Arg ou Pro : mauvaise présentation

Si X = Tyr, S-L est 100 fois plus présenté que si X = Pro ou Arg14 des 20 acides aminés ont un efficacité 50% inférieure à celle de TyrSi X est un acide aminé chargé, alors la présentation est moins bonne

MFI : Mean Florescence Intensity

Transfections transitoires par ssXS-L et ssXXYYS-L

Les données de présentation entre les épitopes précurseurs XS-L, XXS-L et XXYYS-L sont concordantes.

HeLa exprime ERAP1 COS7 exprime ERAP1 + ERAP2

bonne corrélation HeLa et COS 7 Peu d'intervention d'ERAP2 dans l'élégage de XXS-L

Analysis of the trimming of ss XXS-L in the ER by ERAP1

siRNA ERAP1-spécifique diminution de 90% l'expression de ERAP1Si siRNA : diminution de 70 à 80% de la présentation de S-L

L'élagage restant est dû aux 10% d'ERAP1 encore présent et peut être à une autre aminopeptiase (ERAP2,...)

N-terminal flanking residues affect epitope liberation from a large OVA precursor

Modification du premier résidu (P1) en amont de l'épitope S-L dans un contexte naturel

Meilleure présentation avec X = Leu, Met ou Tyr que avec X = Glu (contexte naturel)Si Glu remplacé par Arg ou Lys alors moins bonne présentation

Corrélation avec les précédents résultats où le résidu en amont de S-L était X ou XX

Poorly cleaved residues are dominant in a doublet

Si Z et X = acides aminés élagués efficacement alors XZ/ZXS-L est présenté facilement

Si Z et X = acides aminés peu élagués alors ZX/XZS-L peu présenté

Si Z ou X = acide aminé peu élagué alors ZX/XZS-L peu présenté

Exception pour Val en P2

Comparison of in vitro and in vivo ERAP1 specificity

Bonne corrélation entre les résultats in vitro et in vivo

ERAP1 : principale aminopeptidase du RE

In vitro

In vitro

In vivo

In vivo

The influence of upstream amino acids is the same on multiple epitopes

Quantification par anticorps spécifique H2-Kb/S-L et globaux H2-Kb et HLA-A3

Absence d'épitope rétention des molécules du CMH-I dans le REPrésence d'épitope expression des molécules du CMH-I à la surface cellulaire

R-Y :Épitope de l'hépatite C restreint à HLA-A3

F-L : épitope du virus du Sendai restreint à H2-Kb

Corrélation des résultats entre la présentation des épitopes F-L et S-L

Si X=Met ou Tyr, alors bonne présentationsiX=Lys, Arg ou Val, alors peu de présentation

Exception pour Val en amont de R-Y: Bonne présentation résidu naturel précédent R-Y donc possibilité d'élagage environnement dépendant

Efficiently removed amino acids are overrepresented upstream of natural

epitopes

Fréquences d'apparition des acides aminés en P1, P2 et P3 supérieures significativement au background

En P1:Fréquence d'apparition de Cys, Leu, Met, Ser et Tyr supérieures au backgroundFréquence d'apparition de Val et Pro inférieures au background

Fréquence d'apparition de Val faible en P1 mais élevée en P2

Conclusion :

Règle moléculaire : arrêt de l'élagage à 8-mer = épitope mature

Influence importante des acides aminés en P1 et P2 sur la présentation

Résultats identiques pour cellules HeLa et COS7 = spécificité générale d'ERAP1

ERAP1 : pricipale aminopeptidase du RE

Spécicité d'ERAP1 en partie définit par la chaîne latérale du résidu mais pas totalement

Spécificité d'ERAP1 dépendante du peptide (acides aminés adjacents + longueur du peptide)

Perspectives :

Généralisation des résutats en expérimentant la spécificité d'ERAP1 sur d'autres types cellulaires

Résolution de la structure tridimentionnelle d'ERAP1 par cristallographie

Etudes de l'influence des chaperones et autres aminopeptidases sur l'élagage

Détermination du peptidome : répertoire des épitopes présentés par le CMH-I

Conception de vaccin et hiérarchie d'immunodominance (quantité d'épitope + apprêtement)