Neue Methode deckt Mechanismen des Immunsystems auf


Wir inkubierten eine Reihe von Peptiden - einschließlich der links gezeigten verkürzten NLVPMVATV (NV9)-Derivate - mit dem disulfidstabilisierten HLA-A*02:01 (dsA2) und quantifizierten das Bindungsverhalten durch native Massenspektrometrie. Abgebildet sind zwei dekonvolutierte native Massenspektren eines MHC-Klasse-I-Proteins, jeweils begleitet von einem Nonapeptid. Die "Mystery Compound" Erucamid wird bei Zugabe eines Peptids mit geringer Affinität nur geringfügig verdrängt (links), während der Komplex aus Protein und Peptid mit hoher Bindungsaffinität das Erucamid vollständig verdrängt (rechts). IMAGE: Janine-Denise Kopicki

Montag, 23.05.2022

Neue Methode deckt Mechanismen des Immunsystems auf

Die Uetrecht-Gruppe (Uni Siegen/ LIV) am Centre for Structural Systems Biology CSSB und Kooperationspartner, darunter die CSSB Protein Characterisation Facility, haben die Grundlage für eine neue Methode zur Vorhersage der Reaktion des Immunsystems auf einzelne Peptide entwickelt. Die in der Zeitschrift Communications Biology veröffentlichte Forschungsstudie zeigt, wie ein neuartiges Hochdurchsatz-Screening dazu beitragen kann, spezifische Peptide zu identifizieren, die an Moleküle der Klasse I des Major Histocompatibility Complex (MHC) binden. Den Forschern zufolge wird die effiziente Identifizierung dieser Peptide zur Entwicklung von Peptidimpfstoffen beitragen.

MHC-Klasse-I-Moleküle sind Zelloberflächenproteine, die das Immunsystem auf das Vorhandensein von Fremdstoffen aufmerksam machen und eine erste Immunantwort auslösen. Wenn MHC-Moleküle von einem Peptid mit hoher Affinität angetrieben werden, binden sie an das Peptid und präsentieren es den zytotoxischen T-Zellen auf der Zelloberfläche. Die T-Zellen sind in der Lage, fremde Peptid/MHC-Kombinationen zu erkennen und die Apoptose in der Zelle einzuleiten.

MHC-Moleküle sind Komplexe, die aus zwei Untereinheiten bestehen, die auseinanderfallen, wenn kein Peptid angehängt ist, weshalb es schwierig ist, die strukturellen Merkmale des Komplexes zu erkennen. In einer früheren Arbeit zeigten die Forscher eine Methode zur Stabilisierung eines MHC-Moleküls mit einer Cysteinbrücke an der äußeren Peptidbindungstasche. Diese leeren disulfidstabilisierten Klasse-I-Moleküle (dsMHC), die an Peptide gebunden sind, konnten von den Forschern mit Hilfe der nativen Massenspektrometrie (nMS) untersucht werden, mit der alle in einer Lösung vorhandenen unterschiedlichen Massenspezies nachgewiesen werden können.  

Die Forscher untersuchten dann die MHC-Peptid-Bindung mit mehreren verschiedenen Peptiden, um festzustellen, welche spezifischen Merkmale, wie Peptidlänge, -sequenz und -termini, zu einer ausreichenden Bindung beitragen.  "Unsere Ergebnisse waren jedoch nicht das, was wir erwartet hatten", erklärt die Erstautorin der Studie, Janine-Denise Kopicki. "Wir fanden immer wieder winzige Spuren eines unbekannten Moleküls, das kein Peptid war und das nicht nur konsistent an die MHC-Moleküle band, sondern auch 100 % der Bindungstaschen besetzte, wenn kein Peptid vorhanden war."

Thomas Dülcks von der Universität Bremen, der sich auf die MS kleinerer Moleküle spezialisiert hat, konnte dieses Molekül als Erucamid identifizieren, ein in Kunststoffen verwendeter Weichmacher, der wahrscheinlich aus den bei den Experimenten verwendeten Reagenzgläsern stammt. Die Forscher erkannten, dass die hohe Bindungsaffinität von Erucamid genutzt werden könnte, um die Affinität eines Peptids anhand des Anteils des Ersatzes von Erucamid zu bestimmen. "Unser geheimnisvolles Molekül lieferte uns plötzlich die Grundlage für die Entwicklung eines neuartigen Hochdurchsatz-Peptid-Screens für MHC-Klasse-I-Epitope", erklärt Gruppenleiterin Charlotte Uetrecht. "Vor allem aber könnte diese neue Methode bei der Entwicklung von Peptid-Impfstoffen helfen, die im Gegensatz zu herkömmlichen Impfstoffen und RNA-Impfstoffen stabil sind und problemlos in tropischen und heißen Klimazonen mit begrenzter medizinischer Infrastruktur eingesetzt werden könnten."

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