Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4525
Main Title: Processing and presentation of epitopes by dendritic cells and macrophages in HIV infection
Translated Title: Prozessierung und Präsentation von HIV-Epitopen durch dendritische Zellen und Makrophagen
Author(s): Dinter, Jens
Advisor(s): Le Gall, Sylvie
Lauster, Roland
Referee(s): Lauster, Roland
Kurreck, Jens
Le Gall, Sylvie
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät III - Prozesswissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: English
Language Code: en
Abstract: Eine Infektion durch das humane Immundefizienz-Virus (HIV)-1 führt zu einer chronischen Infektion einhergehend mit einer kontinuierlichen Reduktion der CD4+ T-Zellen und einer Fehlregulation des Immunsystems. HIV-1 infiziert mehrere CD4-exprimierende Immunzellen, unter anderem CD4+ T-Zellen, Monozyten, Dendritische Zellen und Makrophagen. Die Erkennung und Lyse von HIV-infizierten Zellen durch CD8+ T-Zellen erfordert die Präsentation viraler Epitope auf MHC I Molekülen. Es ist bisher nicht geklärt, ob alle HIV-infizierten Zellen gleichermaßen diese viralen Epitope prozessieren und präsentieren, obwohl dies ein wichtiger Aspekt in der Identifizierung von protektiven CD8+ T-Zellantworten ist, die alle infizierten Zellen erkennen und lysieren sollen und deswegen Bestandteil eines HIV-Vaccines sein sollten. Der Fokus dieser Arbeit liegt in der Prozessierung und Präsentation von HIV-1 Epitopen durch Dendritische Zellen und Makrophagen. Diese Zellen spielen eine wichtige Rolle in der Aktivierung der Immunantwort gegen HIV-1, werden allerdings auch durch HIV-1 infiziert. Wir zeigen, dass wichtige Proteasen, die in der Epitop-Prozessierung involviert sind, ihre Aktivitäten und Expressionslevel durch TLR-Aktivierung oder HIV-1 Infektion von Dendritischen Zellen und Makrophagen verändern. Diese Veränderungen führen zu unterschiedlichen Produktionen von HIV-1 Epitopen und dadurch zu unterschiedlichen CD8+ T-Zellantworten. Dies könnte dazu führen, dass CD8+ T-Zellen HIV-infizierte Dendritische Zellen und Makrophagen nicht gleichermaßen erkennen und lysieren können und somit nicht die Ausbreitung der Infektion verhindern können. HIV-1 kann durch direkte Fusion mit der Plasmamembran oder durch die Aufnahme in Endo- und Lysosomen in Dendritische Zellen und Makrophagen gelangen. Wie HIV-1 Peptide in diesen verschiedenen Zellkompartimenten abgebaut werden, ist bisher nicht bekannt. Wir zeigen mit Hilfe von massenspektrometrischen Analysen, dass Proteasen aus verschiedenen Zellkompartimenten HIV-1 Peptide unterschiedlich abbauen, wobei Unterschiede zwischen Zelltypen und Zellkompartimenten zu erkennen sind. Der Abbau von Peptiden bevorzugt die Produktion immundominanter Epitope unabhängig von dem Zelltyp oder dem Zellkompartiment und führt dadurch zu einer erhöhten CD8+ T-Zellantwort spezifisch für diese Epitope. Dies könnte zu der Etablierung immundominater CD8+ T-Zellantworten während einer HIV-1 Infektion beitragen. Die konstante Erkennung immundominanter Epitope durch HIV-spezifische CD8+ T-Zellen, führt zum Auftreten von Mutationen, die dazu führen, dass CD8+ T-Zellen diese Epitope nicht mehr erkennen können und diese somit der Immunantwort entkommen. Wir zeigen hier zum ersten Mal, dass die Prozessierung dieser Mutationen in Endo- und Lysosomen zu einer reduzierten Epitop-Produktion und Epitop-Stabilität führen. Dies führt wiederum dazu, dass weniger Epitop zur Präsentation zur Verfügung steht und dies eine CD8+ T-Zellantwort verhindert. Diese Ergebnisse demonstrieren, dass die Prozessierung von HIV-1 Proteinen in verschiedenen Zellkompartimenten auf die Etablierung von immundominanten CD8+ T-Zellantworten sowie auf das Entkommen dieser immundominanten Epitope nach Einbau von Mutationen einen wichtigen Einfluss hat.
Human immunodeficiency virus (HIV)-1 infection causes a chronic infection associated with a progressive CD4+ T cell depletion and dysregulation of the immune system. HIV-1 infects several CD4-expressing immune cell subsets, including CD4+ T cells, monocytes, dendritic cells (DCs) and macrophages (Møs). Recognition and killing of these cell subsets by HIV-specific CD8+ T cells (CTLs) requires the presentation of viral epitopes by MHC I. Whether all HIV-infectable cell subsets equally process and present the same HIV-1 epitopes remains open, but is critical for the identification of protective HIV-specific CTL responses that should recognize and kill all HIV-infectable cell subsets and should be part of a HIV-1 vaccine. In this study we focus on the processing and presentation of HIV-1 epitopes by DCs and Møs, which are important in priming and activation of anti-viral immune responses, but also targeted by HIV-1. We show that proteolytic activities and expression levels of cytosolic proteases involved in antigen processing significantly differ between monocyte-derived DCs and Møs matured with TLR ligands or upon HIV-1 infection. These differences affect the amount and the kinetics of epitope production and lead to differences in CTL responses, which may contribute to the unequal capacity of HIV-specific CTLs to control viral load. HIV-1 can enter DCs and Møs by fusion at the plasma membrane for delivery into the cytosol or by internalization into endo-lysosomal vesicles. How trafficking of HIV-1 through various cell compartments affects the degradation patterns of HIV-1 peptides and the recognition of infected cells by immune cells is not understood. Using DC and Mø cell extracts as a source of proteases from various cell compartments to degrade long HIV-1 peptides, we identify by mass spectrometry cell-specific and compartment-specific degradation patterns. We show a preferential production and a superior intracellular stability of peptides containing immunodominant epitopes corresponding to stronger CTL responses, which may contribute to the establishment of immunodominance patterns during HIV-1 infection. During disease progression constant immune pressure on immunodominant epitopes results in the appearance of frequently detected HLA-associated escape mutations to avoid CTL recognition. We show for the first time that processing of escape mutations in cross-presentation-competent cell compartments reduces intracellular stability and impairs epitope production, which leads to less epitope available for presentation and thus immune escape. Together these results demonstrate the impact of protein degradation patterns in subcellular compartments on epitope production for CTL recognition and their contribution to immunodominance patterns and immune escape during HIV-1 infection.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus4-68074
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/4822
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4525
Exam Date: 27-Mar-2015
Issue Date: 10-Jul-2015
Date Available: 10-Jul-2015
DDC Class: 570 Biowissenschaften; Biologie
Subject(s): Antigen Prozessierung
Dendritische Zelle
Antigen processing
Dendritic cell
HIV
Creative Commons License: https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/de/
Appears in Collections:Technische Universität Berlin » Fakultäten & Zentralinstitute » Fakultät 3 Prozesswissenschaften » Institut für Biotechnologie » Publications

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
dinter_jens.pdf7.76 MBAdobe PDFThumbnail
View/Open


Items in DepositOnce are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.