Antigenic peptide–thioredoxin fusion chimeras for in vitro stimulus of CD4+ TCR+ Jurkat T-cells

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Study of CD4+ T-cell response and T-cell receptor (TCR) specificity is crucial for understanding etiology of immune-mediated diseases and developing targeted therapies. However, solubility, accessibility, and stability of synthetic antigenic peptides used in T-cell assays may be a critical point in such studies. Here we present a T-cell activation reporter system using recombinant proteins containing antigenic epitopes fused with bacterial thioredoxin (trx-peptides) and obtained by bacterial expression. We report that co-incubation of CD4+ HA1.7 TCR+ reporter Jurkat 76 TRP-cells with CD80+ HLA-DRB1*01:01+ HeLa-cells or CD4+ Ob.1A12 TCR+ Jurkat 76 TRP with CD80+ HLA-DRB1*15:01+ HeLa-cells resulted in activation of reporter Jurkat 76 TPR after addition of recombinant trx-peptide fusion proteins, containing TCR-specific epitopes. Trx-peptides were comparable with corresponding synthetic peptides in their capacity to activate Jurkat 76 TPR. These data demonstrate that thioredoxin as a carrier protein (trx) for antigenic peptides exhibits minimal interference with recognition of MHC-specific peptides by TCRs and consequent T-cell activation. Our findings highlight potential feasibility of trx-peptides as a reagent for assessing the immunogenicity of antigenic fragments.

Full Text

Restricted Access

About the authors

I. A. Ishina

Shemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: ishina.irina.a@gmail.com
Russian Federation, Moscow

M. Y. Zakharova

Shemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: mariya.zakharova333@gmail.com
Russian Federation, Moscow

I. N. Kurbatskaia

Shemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: ishina.irina.a@gmail.com
Russian Federation, Moscow

A. E. Mamedov

Shemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: ishina.irina.a@gmail.com
Russian Federation, Moscow

A. A. Belogurov

Shemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences; Evdokimov Moscow State University of Medicine and Dentistry

Email: ishina.irina.a@gmail.com

Department of Biological Chemistry

Russian Federation, Moscow; Moscow

Y. P. Rubtsov

Shemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: ishina.irina.a@gmail.com
Russian Federation, Moscow

A. G. Gabibov

Shemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences; Higher School of Economics; Lomonosov Moscow State University

Email: ishina.irina.a@gmail.com

Academician of the RAS, Department of Life Sciences, Department of Chemistry

Russian Federation, Moscow; Moscow; Moscow

References

  1. Pishesha N., Harmand T.J., Ploegh H.L. A Guide to Antigen Processing and Presentation // Nat. Rev. Immunol. 2022. V. 22. P. 751–764.
  2. Santambrogio L. Molecular Determinants Regulating the Plasticity of the MHC Class II Immunopeptidome // Front. Immunol. 2022. V. 13.
  3. Ishina I.A., Zakharova M.Y., Kurbatskaia I.N., et al. MHC Class II Presentation in Autoimmunity // Cells. 2023. V. 12.
  4. Chen B., Khodadoust M.S., Olsson N., et al. Predicting HLA Class II Antigen Presentation through Integrated Deep Learning // Nat. Biotechnol. 2019. V. 37. P. 1332–1343.
  5. Racle J., Guillaume P., Schmidt J., et al. Machine Learning Predictions of MHC-II Specificities Reveal Alternative Binding Mode of Class II Epitopes // Immunity. 2023. V. 56. P. 1359–1375.
  6. Butler M.O., Ansén S., Tanaka M., et al. A Panel of Human Cell-based Artificial APC Enables the Expansion of Long-lived Antigen-specific CD4+ T Cells Restricted by Prevalent HLA-DR Alleles // Int. Immunol. 2010. V. 22. P. 863– 873.
  7. Garnier A., Hamieh M., Drouet A., et al. Artificial Antigen-presenting Cells Expressing HLA Class II Molecules as an Effective Tool for Amplifying Human Specific Memory CD4+ T Cells // Immunol. Cell. Biol. 2016. V. 94. P. 662–672.
  8. Ishina I.A., Kurbatskaia I.N., Mamedov A.E., et al. Genetically Engineered CD80–pMHC-harboring Extracellular Vesicles for Antigen-specific CD4+ T-cell Engagement // Front. Bioeng. Biotechnol. 2024. V. 11.
  9. Rosskopf S., Leitner J., Paster W., et al. A Jurkat 76 Based Triple Parameter Reporter System to Evaluate TCR Functions and Adoptive T Cell Strategies // Oncotarget. 2018. V. 9. 17608.
  10. Hennecke J., Carfi A., Wiley D. C. Structure of a Covalently Stabilized Complex of a Human αβ T-cell Receptor, Influenza HA Peptide and MHC Class II Molecule, HLA-DR1 // EMBO J. 2000. V. 19. P. 5611–5624.
  11. Hahn M., Nicholson M.J., Pyrdol J., Wucherpfennig K.W. Unconventional Topology of Self Peptide–Major Histocompatibility Complex Binding by a Human Autoimmune T Cell Receptor // Nat. Immunol. 2005. V. 6. P. 490–496.
  12. Belogurov A.A., Kurkova I.N., Friboulet A., et al. Recognition and Degradation of Myelin Basic Protein Peptides by Serum Autoantibodies: Novel Biomarker for Multiple Sclerosis // The Journal of Immunology. 2008. V. 180. P. 1258–1267.
  13. Mamedov A., Vorobyeva N., Filimonova I., et al. Protective Allele for Multiple Sclerosis HLA-DRB1*01:01 Provides Kinetic Discrimination of Myelin and Exogenous Antigenic Peptides // Front. Immunol. 2020. V. 10.
  14. Álvaro-Benito M., Freund C. Revisiting Nonclassical HLA II Functions in Antigen Presentation: Peptide Editing and Its Modulation // HLA. 2020. V. 96. P. 415–429.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Schematic representation of the use of trx peptides to activate CD4+ TCR+ Jurkat 76 TPR cells. Trx peptides were expressed in E. coli and purified with Ni-NTA. The resulting protein was loaded onto HLA-DRB1*01:01 or HLA-DRB1*15:01 CD80+ HeLa cell lines and incubated with the corresponding CD4+ TCR+ Jurkat 76 TPR cell line. Subsequent activation of the CD4+ TCR+ Jurkat 76 TPR cell line occurred through the formation of a trimolecular complex and was assessed by GFP expression induced by NFAT activation.

Download (151KB)
3. Fig. 2. Stimulation of CD4+ HA1.7+ TCR Jurkat 76 TPR by CD80+ HLA-DRB1*01:01+ HeLa cells primed with MHC-II epitopes. CD4+ HA1.7 TCR+ Jurkat 76 TPR cells were incubated with CD80+ HLA-DRB1*01:01+ HeLa for 16 h with synthetic HA peptide or trx-HA at concentrations of 0.5, 1, 5, 10, and 20 μM. trx vehicle was used as a negative control. Analysis was performed by flow cytometry. Values ​​indicate the percentage of activated cells expressing GFP. Representative flow cytometry profiles are shown. The percentage of GFP-positive CD4+ HA1.7 TCR+ Jurkat 76 TPR cell lines incubated with CD80+ HLA-DRB1*01:01+ HeLa cells loaded with synthetic HA peptide or trx-HA at concentrations of 0.5, 1, 5, 10 and 20 μM are shown as the mean ± standard deviation of three replicates (lower panel). Statistical analysis was performed using Welch's t-test: ** – p < 0.01, *** – p < 0.001.

Download (284KB)
4. Fig. 3. Stimulation of CD4+ Ob.1A12 TCR+ Jurkat 76 TPR cells by CD80+ HLA-DRB1*15:01+ HeLa cells primed with MHC-II epitopes. CD4+ Ob.1A12 TCR+ Jurkat 76 TPR cells were incubated with CD80+ HLA-DRB1*15:01+ HeLa cells for 16 h with synthetic MBP or trx-MBP peptide at concentrations of 0.5, 1, 5, 10, and 20 μM. trx vehicle was used as a negative control. Analysis was performed by flow cytometry. Values ​​indicate the percentage of activated cells expressing GFP. Representative flow cytometry profiles are shown. The percentage of GFP-positive CD4+ Ob.1A12 TCR+ Jurkat 76 TPR cell lines incubated with CD80+ HLA-DRB1*15:01+ HeLa loaded with synthetic MBP or trx-MBP peptide at concentrations of 0.5, 1, 5, 10 and 20 μM are shown as the mean ± standard deviation of three experimental replicates (lower panel). Statistical analysis was performed using Welch's t-test: * – p < 0.05, ** – p < 0.01, *** – p < 0.001.

Download (281KB)

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».