Redoxregulation der MHC-Klasse I-Peptidbeladung
Final Report Abstract
Infizierte Körperzellen bedienen sich einer besonderen Strategie zur Alarmierung des Immunsystems: fremde Proteine werden im Zellinneren zu Peptidfragmenten abgebaut und anschließend durch spezialisierte Peptidrezeptoren, die sog. MHC-Klasse-I-Moleküle, an die Zelloberfläche transportiert. Der noch unbesetzte MHC-Peptidrezeptor bleibt so lange in einem speziellen ER-Proteinkomplex (dem sog. Peptidbeladungskomplex, PLC) eingebettet und zurückgehalten, bis ein passender Peptidligand gefunden und gebunden ist. Neben dem Peptidrezeptor und dem Peptidtransporter enthält der PLC die allgemeinen ER-Chaperone Calreticulin und ERp57 sowie das MHC-I–spezifische Chaperon Tapasin. Schon seit langem stellte sich die Frage, welche Funktion die Oxidoreduktase ERp57 in einem solchen Komplex ausübt, denn das MHC-Molekül im PLC ist bereits vollständig oxidiert und wartet nur noch auf ein passendes Peptid. Tatsächlich konnten keinerlei Hinweise gefunden werden, dass ERp57 den Redoxzustand der MHC-Moleküle im PLC beeinflusst. Stattdessen zeigte sich, dass ERp57 im PLC eine stabile Disulfidbrücke mit Tapasin ausbildet. Wie dieser Befund mit dem Peptidbeladungsprozess zusammenhängt, blieb jedoch rätselhaft, ebenso wie der genaue Wirkmechanismus von Tapasin. Warum einige allelische Varianten der MHC-Moleküle kein Tapasin für die Peptidbeladung benötigen, konnte auch noch nicht geklärt werden. Im Rahmen unseres Projekts konnten wir zeigen, dass in Abwesenheit von Tapasin die α2- Disulfidbrücke in der MHC-Peptidbindungstasche zwar gebildet, aber sofort wieder reduziert wird. Die Aufrechterhaltung der α2-Disulfidbrücke erwies sich als kritisch für die Peptidbindung und MHC- Funktion. Der Immun-spezifische Faktor Tapasin verhinderte die Reduktion der Disulfidbrücke in der noch leeren Peptidbindungstasche, bis eine stabile Ligandenbindung zustande kam. In Abwesenheit von Tapasin bilden die noch leeren MHC-Moleküle einen Komplex mit CRT und ERp57. Der Disulfidbrückenaustausch zwischen ERp57 und der MHC-Peptidbindungsfurche konnte "in flagranti" eingefangen werden. Dieser Befund führte zu der Vermutung, dass die Ausbildung der Disulfidbrücke zwischen Tapasin und dem aktiven Zentrum von ERp57 dazu dient, die Redoxaktivität von ERp57 zu hemmen, damit MHC-Moleküle verschiedene Peptidliganden sequentiell "ausprobieren" können, ohne dabei vorzeitig von der Oxidoreduktase inaktiviert zu werden. Die Tapasin Mutante C95A konnte ERp57 nicht mehr kovalent konjugieren. Unter diesen Bedingungen unterlag ein Grossteil der MHC- Moleküle einer Disulfid-Reduktion in der Peptidbindungsfurche, ähnlich wie in Abwesenheit von Tapasin. Unsere Beobachtung, dass das Tapasin-unabhängige MHC-Allel HLA-B*4405 auch in Abwesenheit von Tapasin nicht in der Peptidbindungsfurche reduziert wird, unterstützt einen kausalen Zusammenhang zwischen Reduktionssensitivität und Tapasin-Abhängigkeit.
Publications
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(2007). Redox regulation of peptide receptivity of major histocompatibility complex class I molecules by ERp57 and tapasin. Nature Immunology 8, 864-872
Kienast, A., Preuss, M., Winkler, M., and Dick, T. P.
