Mechanismus des durch HLA-DM und kleine Moleküle vermittelten MHCII:Peptid-Austausch
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Der Mechanismus des katalysierten Austauschs des MHC-Klasse II gebundenen Platzhalter-Peptids CLIP gegen antigene Peptide ist trotz intensiver Auseinandersetzung mit dem Thema nicht wirklich verstanden. Die große Anzahl von Kristallstrukturen von MHCII-Peptid-Komplexen liefert die Hauptkonformationen der Peptid-gebundenen Formen, erklärt aber nicht notwendigerweise die für den Austausch wichtigen dynamischen Eigenschaften der Komplexe. Andere biophysikalische Methoden erfassen zwar die Gesamtdynamik des Peptid-Austauschs, allerdings ist hier die Beschreibung auf atomarer Ebene oft nur indirekt möglich. In Kombination mit Mutationsstudien und auf der Basis der dreidimensionalen Strukturen können dann allerdings Rückschlüsse bezüglich einzelner Aminosäuren oder Strukturelemente in Bezug zum Gesamtaustauschverhalten gezogen werden. Wir haben im Rahmen dieses Antrags den Peptid-Austausch insbesondere mit Hinblick auf den durch das nichtklassische MHCII Molekül HLA-DM katalysierten Schritt charakterisiert. Dabei machten wir uns zunutze, dass es eine Anzahl natürlicher HLA-DM Polymorphismen gibt, die bisher nicht untersucht waren und die in bestimmten Fällen in direkter Nähe zur MHCII (in diesem Fall HLA-DR1)- HLA-DM- Interaktionsfläche liegen. Wir konnten zeigen, dass es zu einer erheblichen Modulation der katalytischen Effizienz durch die beiden Mutationen G155A und R184H kommt, die auf unterschiedliche Weise die einzlenen Paramter des Peptidaustauschs beeinflussen. Ein überraschender Befund, der sich aus unseren Studien ergab, war die Inversion des Platzhalter- Peptids in der MHCII-Bindungstasche. Dieser Vorgang wird durch HLA-DM ebenfalls katalysiert und wir konnten zeigen, dass solche stabilen, invertierten Komplexe durch kovalente Verknüpfung des N- Terminus der α-Kette des MHCII mit dem C-Terminus des Peptids erzeugt werden können.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2012). Peptide linkage to the alpha-subunit of MHCII creates a stably inverted antigen presentation complex. J. Mol. Biol., 423, 294-302
Schlundt, A., Günther, S., Sticht, J., Wieczorek, M., Roske, Y., Heinemann, U. & Freund, C.
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(2014). Susceptibility to HLA-DM protein is determined by a dynamic conformation of major histocompatibility complex class II molecule bound with peptide. J Biol Chem 289 (34): 23449-64
Yin, L., Trenh, P., Guce, A., Wieczorek, M., Lange, S., Sticht, J., Jiang, W., Bylsma, M., Mellins, E.D., Freund, C., Stern, L.J.
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(2015). HLA-DMA polymorphisms differentially affect MHC class II peptide loading. J. Immunol., 194, 803-16
Álvaro-Benito, M., Wieczorek, M., Sticht, J., Kipar, J. & Freund, C.
