JoVE Journal > Immunology and Infection
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Résultats
Discussion
Divulgations
Acknowledgements
Materials
References
Traduction automatique
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Immunologie et infection

Membran yuvası arıtma için çapraz-sunudaki eksojen antijenleri endoplazmik retikulum ilişkili bozulma

Published: August 21, 2017
doi:
10.3791/55949
, , ,
1Laboratory of Physiological Chemistry, Faculty of Pharmacy,Takasaki University of Health and Welfare

Summary

Burada açıklanan nerede eksojen antijenleri endoplazmik retikulum ilişkili düşmesine çapraz-sunum tarafından işlenen hücresel kompartmanlarda arıtma için izin verir yeni bir vezikül yalıtım Protokolü yöntemidir.

Abstract

Dendritik hücreler (DC) işleme ve MHC sınıf (MHC) üzerine içselleştirilmiş eksojen antijen sunan son derece yetenekli ben moleküller olarak da bilinen çapraz-sunum (CP). CP çalış önemli bir rol sadece saf CD8 uyarılması+ T hücreleri ve bellek CD8+ T hücreleri için bulaşıcı ve tümör bağışıklığı ama aynı zamanda kendiliğinden hareket inactivation saf T hücreleri tarafından T hücre anerji veya T hücre silme. Her ne kadar aydınlatılmamıştır için CP kritik moleküler mekanizması kalır, biriken kanıtlar eksojen antijenleri endoplazmik retikulum ilişkili bozulması ile (ERAD) klasik olmayan ihracat sonra endositik işlenir gösterir bölmeleri. Çünkü eksojen antijenlere başka hiçbir belirli moleküler işaretleri vardı yakın zamana kadar bu endositik bölmeleri karakterizasyonu sınırlıydı. Burada açıklanan endositik bu bölmeleri arıtma için izin verir yeni bir vezikül yalıtım Protokolü yöntemidir. Bu saf microsome kullanarak, biz ERAD benzeri taşıma, ubiquitination ve eksojen antijen vitro, işlenmesi Ubikuitin-proteasome sistemi ihracat bundan sonra eksojen antijen işleme düşündüren yeniden düzenlendi hücresel bölme. Bu iletişim kuralı daha fazla CP moleküler mekanizması netleştirmek için diğer hücre tipleri için uygulanabilir.

Introduction

MHC ı molekülleri ile kısa antijenik peptidler sitozol1Ubikuitin-proteasome sistemi tarafından işlenen endojen antijenleri türetilen tüm çekirdekli hücrelerin yüzeyinde ifade. İşlendikten sonra antijenik peptidler endoplazmik retikulum (ER) Lümen DOKUNUN peptid taşıyıcı tarafından taşınmaktadır. ER Lümen peptid yükleme ve doğru katlanır MHC ben karmaşık bir dizi belirli chaperones yardım. Molekülleri bu dizi acil servis merkezi a bölme için yükleme MHC ben2peptid olduğunu belirten peptid-yükleme karmaşık (PLC) denir. Yükleme, peptid MHC sonra ben moleküller hücre yüzeyine taşınır ve bir anahtar edinilmiş bağışıklık sistemi olarak kendini işaretleri ve etkinleştirir CD8+ sitotoksik T lenfositler (CTL) kanser hücreleri veya enfeksiyöz ajanlar algılamaya tarafından antijenik rolü peptidler olmayan kendine proteinler3.

Hücreleri (APC) sunulması antijen, eksojen antijenleri üzerinden antijenik peptidler de sunulan MHC ben esas olarak yapılan4,5,6,7,8 üzerinden CP, dışarı DCs9,10,11tarafından. CP esastır saf CD8+ T aktivasyonu için hem de hücreleri ve bellek CD8+ T hücreleri içine CTL’ler12,13Anti-bulaşıcı ve anti-tumoral ve immün tolerans bakım ihracı, kendi kendine oyunculuk saf T hücreleri14,15. CP moleküler mekanizmaları henüz ayrıntılı olarak tarif edilebilir ancak CP edinilmiş bağışıklık sisteminde birçok önemli rol oynar. Eksojen antijenleri ve acil servis ve endosome hem de lokalize ERAD, eksojen antijenleri ERAD benzeri işleme ve16 yükleme peptid acil servise endosome taşınmaktadır düşündüren tarafından işlenmiş olan CP önceki çalışmaların ortaya . Ancak, CP peptid yüklenmesini serviste değil ama da Ayrıca ER (şekil 1)17,18 farklı özelliklere sahip çok klasik olmayan endositik bölmeleri, gerçekleştirilir biriken kanıtlar gösteriyor ,19,20,21. Antijenik peptid öncüleri bozulma aminopeptidaz yüksek faaliyet tarafından önlemek için bu klasik olmayan endositik bölmeleri (şekil 1) proksimal bölgede22 sitozol, işleme ve peptid CP içinde yükleme oluşur. Endositik bu bölmeleri karakterizasyonu tartışmalı olmasına rağmen bu yerde eksojen antijenlere başka hiçbir varolan belirli moleküller vardır.

ERAD özellikle misfolded proteinler ER kaldırır hücresel bir yoludur. ERAD yolu misfolded proteinler retrogradely sitoplazma için ER membran aracılığıyla taşınır ve ubiquitin-proteasome sistemi23,24,25tarafından işlenen. Proteinler gibi büyük moleküllerin lipid bilayer ile taşınmaktadır zaman, bu moleküller Derlin ER26ve Tom karmaşık içinde karmaşık ve Tim ve Sec61 karmaşık gibi bir translocon kompleksi olarak adlandırılan bir moleküler aparatı ile başarılı mitokondri27. Ne zaman exogenously eklendi antijenleri ER membran taşınır, lipid bilayer ile translocons, Sec61 kompleksi gibi kompleks içinde nüfuz gerekir. Burada açıklanan yöntemi endositik salonlar için işaretleyici olarak bu zarı delici moleküller kullanarak hedeflenen vezikül saf.

Burada açıklanan yöntemi eksojen bir antijen DC benzeri hücre satırı DC2.428 ve biotinylated ovalbumin (bOVA) kullanarak yeni bir vezikül arıtma protokoldür. Endositik bölmeleri streptavidin (SA) tarafından saf-membran-Penetran bOVA bir üreticisi kullanarak manyetik boncuklar. Bu saf microsome, bazı exogenously bOVA hala membran kesirler korundu ama dışında microsome ve sonra ubiquitinated taşınan ve işlenen ekledi vitro29. Bu saf microsome ERAD ve karmaşık yükleme peptid için hem de ER yerleşik proteinler endositik yuvası özel proteinler yer alan; hücresel yuvası CP29potansiyel endositik yuvası olduğunu düşündüren. Bu iletişim kuralı eksojen antijenleri türüne bağlı değildir ve ayrıca diğer DC alt kümeleri ve DCs hassas moleküler mekanizması için yeterli CP netleştirmek için diğer hücre tipleri, endotel hücreleri, makrofajlar ve B hücreleri gibi için geçerlidir.

Protocol

1. büyüyen hücreler ve ayrıca eksojen antijenleri bir biotin proteinli etiketleme kullanarak hazırla bOVA kit üretici takip ' s protokolü. Not: Normalde, ortalama 1 M OVA başına 2 M biotin bOVA içerir. RPMI-1640 2 mM L-glutamin, 1 mM sodyum pyruvate, 0,1 mM gerekli olmayan amino asitler, 100 U/mL penisilin-streptomisin, 55 mM 2-mercaptoethanol, 10 mM HEPES (pH 7.5) ve 5’te 37 ° C’de % 10 fetal buzağı serum (bundan sonra RPMI) ile takıma hücrelerde DC2.4 büyümek % CO 2…

Representative Results

CP moleküler mekanizması aydınlatmak için nerede eksojen antijenleri ERAD benzeri taşıma ve işleme tabi hücresel kompartmanlarda tanımlamak gereklidir. Gözlemler immünfloresan mikroskopi veya elektron mikroskobu nerede eksojen antijenleri16,17,18,19birikmiş hücresel yuvası tespit ederken, 30</su…

Discussion

CP önceki çalışmalarda, immünfloresan mikroskobu16,30,31,32tarafından geç endosome veya ER kısıtlı alana eklenen eksojen antijenleri birikmiş. Hücresel yuvası Sükroz veya iodixanol yoğunluk gradient Santrifüjü kullanarak tanımlandığı gibi bu ERAD benzeri taşıma ve işleme eksojen antijenleri ER veya geç endosome, bu özel alanlarda yapılmaktadır olduğunu tahmin edilme…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Bu eser Takasaki Üniversitesi Sağlık ve refah tarafından desteklenir.

Materials

RPMI 1640 gibco by life technologies 11875-093
Fetal bovine serum Equitech bio SFB30
Sodium pyruvate gibco by life technologies 11360-070
MEM non-essential amino acids gibco by life technologies 11140-050
HEPES gibco by life technologies 15630-080
2-mercaptoethanol gibco by life technologies 21985-023
L-glutamine gibco by life technologies 25030-164
Penisicillin-Sreptomycin gibco by life technologies 15140-122
DMEM gibco by life technologies 12100-46
OVA SIGMA A5503
Biotin-protein labelling kit Thermo Fisher Scientific F6347
MG-132  Santa Cruz Biotechnology 201270
lactacystin  SIGMA L6785
Dounce homogenizer IUCHI 131703
protease inhibitor cocktails  SIGMA P8340
iodixanol  Cosmo bio 1114542
SA-magnetic beads  New England Biolabs 201270
control magnetic beads Chemagen M-PVA012
magnetic stand BD Biosciences 552311
BCA protein assay kit Thermo Fisher Scientific 23225
silver staining kits Cosmo bio 423413
Reticulocyte Lysate Promega 1730714
Flag-tagged ubiquitin  SIGMA U5382
anti-ovalbumin (OVA,mouse) Antibody Shop HYB 094-06
ant-multi-ubiquitin (mouse) MBL D058−3
anti-Flag (mouse) SIGMA F3165
trypsin SIGMA 85450C
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. van Endert, P. Providing ligands for MHC class I molecules. Cell Mol Life Sci. 68 (9), 1467-1469 (2011).
  2. Janeway, C., Travers, P., Walport, M., Shlomchik, M. . Immunobiology: The Immune System in Health and Disease. , (2001).
  3. McDevitt, H. O. Discovering the role of the major histocompatibility complex in the immune response. Annu Rev Immunol. 18 (1), 1-17 (2000).
  4. Bedoui, S., et al. Cross-presentation of viral and self antigens by skin-derived CD103+ dendritic cells. Nat Immunol. 10 (5), 488-495 (2009).
  5. Segura, E., Villadangos, J. A. Antigen presentation by dendritic cells in vivo. Curr Opin Immunol. 21 (1), 105-110 (2009).
  6. Cheong, C., et al. Microbial stimulation fully differentiates monocytes to DC-SIGN/CD209(+) dendritic cells for immune T cell areas. Cell. 143 (3), 416-429 (2010).
  7. Henri, S., et al. CD207+ CD103+ dermal dendritic cells cross-present keratinocyte-derived antigens irrespective of the presence of Langerhans cells. J Exp Med. 207 (2), 189-206 (2010).
  8. Shortman, K., Heath, W. R. The CD8+ dendritic cell subset. Immunol. Rev. 234 (1), 18-31 (2010).
  9. Carbone, F. R., Kurts, C., Bennett, S. R., Miller, J. F., Heath, W. R. Cross-presentation: a general mechanism for CTL immunity and tolerance. Immunol Today. 19 (8), 368-373 (1998).
  10. Nair-Gupta, P., Blander, J. M. An updated view of the intracellular mechanisms regulating cross-presentation. Front Immunol. , (2013).
  11. Joffre, O. P., Segura, E., Savina, A., Amigorena, S. Cross-presentation by dendritic cells. Nat Rev Immunol. 12 (8), 557-569 (2012).
  12. Kurts, C., et al. Constitutive class I-restricted exogenous presentation of self antigens in vivo. J Exp Med. 184 (3), 923-930 (1996).
  13. Kurts, C., Kosaka, H., Carbone, F. R., Miller, J. F., Heath, W. R. Class I-restricted cross-presentation of exogenous self-antigens leads to deletion of autoreactive CD8(+) T cells. J Exp Med. 186 (2), 239-245 (1997).
  14. Bonifaz, L., et al. Efficient targeting of protein antigen to the dendritic cell receptor DEC-205 in the steady state leads to antigen presentation on major histocompatibility complex class I products and peripheral CD8+ T cell tolerance. J Exp Med. 196 (12), 1627-1638 (2002).
  15. Heath, W. R., Carbone, F. R. Cross-presentation in viral immunity and self-tolerance. Nat Rev Immunol. 1 (2), 126-134 (2001).
  16. Imai, J., Hasegawa, H., Maruya, M., Koyasu, S., Yahara, I. Exogenous antigens are processed through the endoplasmic reticulum-associated degradation (ERAD) in cross-presentation by dendritic cells. Int Immunol. 17 (1), 45-53 (2005).
  17. Houde, M., et al. Phagosomes are competent organelles for antigen cross-presentation. Nature. 425 (6956), 402-406 (2003).
  18. Guermonprez, P., et al. ER-phagosome fusion defines an MHC class I cross-presentation compartment in dendritic cells. Nature. 425 (6956), 397-402 (2003).
  19. Burgdorf, S., Scholz, C., Kautz, A., Tampe, R., Kurts, C. Spatial and mechanistic separation of cross-presentation and endogenous antigen presentation. Nat Immunol. 9 (5), 558-566 (2008).
  20. Lizée, G., et al. Control of dendritic cell cross-presentation by the major histocompatibility complex class I cytoplasmic domain. Nat Immunol. 4 (11), 1065-1073 (2003).
  21. Basha, G., et al. A CD74-dependent MHC class I endolysosomal cross-presentation pathway. Nat Immunol. 13 (3), 237-245 (2012).
  22. Saveanu, L., Carroll, O., Hassainya, Y., van Endert, P. Complexity, contradictions, and conundrums: studying post-proteasomal proteolysis in HLA class I antigen presentation. Immunol Rev. 207 (1), 42-59 (2005).
  23. Wiertz, E. J., et al. Sec61-mediated transfer of a membrane protein from the endoplasmic reticulum to the proteasome for destruction. Nature. 384 (6608), 432-438 (1996).
  24. Hampton, R. Y. ER-associated degradation in protein quality control and cellular regulation. Curr Opin Cell Biol. 14 (4), 476-482 (2002).
  25. Tsai, B., Ye, Y., Rapoport, T. A. Retro-translocation of proteins from the endoplasmic reticulum into the cytosol. Nat Rev Mol Cell Biol. 3 (4), 246-255 (2002).
  26. Nyathi, Y., Wilkinson, B. M., Pool, M. R. Co-translational targeting and translocation of proteins to the endoplasmic reticulum. Biochim Biophys Acta. 1833 (11), 2392-2402 (2013).
  27. Varabyova, A., Stojanovski, D., Chacinska, A. Mitochondrial protein homeostasis. IUBMB Life. 65 (3), 191-201 (2013).
  28. Shen, Z., Reznikoff, G., Dranoff, G., Rock, K. L. Cloned dendritic cells can present exogenous antigens on both MHC class I and class II molecules. J Immunol. 158 (6), 2723-2730 (1997).
  29. Imai, J., Otani, M., Sakai, T., Hatta, S. Purification of the subcellular compartment in which exogenous antigens undergo endoplasmic reticulum-associated degradation from dendritic cells. Heliyon. , (2016).
  30. Kovacsovics-Bankowski, M., Rock, K. L. A phagosome-to-cytosol pathway for exogenous antigens presented on MHC class I molecules. Science. 267 (5195), 243-246 (1995).
  31. Ackerman, A. L., Giodini, A., Cresswell, P. A role for the endoplasmic reticulum protein retro translocation machinery during cross presentation by dendritic cells. Immunity. 25 (4), 607-617 (2006).
  32. Ackerman, A. L., Kyritsis, C., Tampé, R., Cresswell, P. Early phagosomes in dendritic cells form a cellular compartment sufficient for cross presentation of exogenous antigens. Proc Natl Acad Sci U S A. 100 (22), 12889-12894 (2003).
  33. Saveanu, L., et al. IRAP identifies an endosomal compartment required for MHC class I cross-presentation. Science. 325 (5937), 213-217 (2009).
  34. Zehner, M., et al. The translocon protein Sec61 mediates antigen transport from endosomes in the cytosol for cross-presentation to CD8(+) T cells. Immunity. 42 (5), 850-863 (2015).

Tags

Membrane CompartmentEndoplasmic Reticulum-associated Degradation (ERAD)Cross-presentationExogenous AntigenDendritic CellsBiotinylated Ovalbumin (bOVA)Vesicle IsolationMicrosomeUbiquitination

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citer Cet Article
Imai, J., Otani, M., Sakai, T., Hatta, S. Purification of the Membrane Compartment for Endoplasmic Reticulum-associated Degradation of Exogenous Antigens in Cross-presentation. J. Vis. Exp. (126), e55949, doi:10.3791/55949 (2017).
Télécharger la Citation
Réimpressions et Autorisations

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image