Definition des HLA-DQ4-Bindungsmotivs mittels kombinatorischer Peptidbibliotheken

Abstract

Ätiologie und Pathogenese der juvenilen idiopathischen Arthritis sind immer noch weitgehend unklar. Der Nachweis von mehreren HLA-Klasse-I und Klasse-II-Allelen mit Suszeptibilität oder Schutz zumindest in einer Untergruppe der Erkrankung legt die Vermutung nahe, dass diese Moleküle im Krankheitsprozess involviert sind. Ziel der vorliegenden Arbeit war, das Bindungsmotiv des mit juveniler idiopathischer Arthritis assoziierten HLA-Allels DQA1*0401/DQB1*0402 durch den Einsatz von synthetischen kombinatorischen Peptidbibliotheken zu bestimmen. Dabei zeigte sich ein charakteristisches Bindungsverhalten mit der Akzeptanz von kleinen Aminosäuren in den zentralen Bindungstaschen und der Affinität zu voluminösen, hydrophoben Aminosäuren in den äusseren Taschen. Der Vergleich mit dem Bindungsmotiv des ebenfalls assoziierten Allels DQA1*0501/DQB1*0301 (DQ7) zeigte, dass beide Bindungsmotive in weiten Teilen gleich sind. Signifikante Unterschiede ergeben sich im Hinblick auf das Bindungsmotiv des neutralen Allels DQA1*0501/DQB1*0201 sowie des protektiven Allels DQA1*0201/DQB1*0201. Die beobachtete Hierarchie (assoziiert, neutral, protektiv) der Assoziation diverser HLA-DQ-Allele mit der juvenilen idiopathischen Arthritis lässt sich somit auch auf die Ebene der Peptidbindungsspezifität übertragen. Das nun bestimmte HLA-DQ4-Bindungsmotiv fügt sich dabei nahtlos in das von Ihle et al. beschriebene, differentielle Bindungsmotiv dreier HLA-DQ-Moleküle ein und erweitert es. Die Bestimmung des Bindungsmotivs war Voraussetzung, um Liganden des HLA-DQ4 Moleküls zu determinieren. Hier konnten mehrere hochaffine Nonapeptide identifiziert werden. Diese Liganden ermöglichen zum einen weitere Untersuchungen zur T-Zell-Reaktivität, zum Beispiel mittels MHC-Tetramertechnologie, und könnten zum anderen die Entwicklung neuer immunomodulatorischer Therapieansätze eröffnen.

Etiology and pathogenesis of juvenile idiopathic arthritis is widely unknown so far. Multiple associations with HLA class I and class II molecules have been described. The aim of this work was to determine the peptide binding motif of the JIA-associated HLA-allele DQA1*0401/DQB1*0402 by using synthetic combinatorial peptide libraries. A characteristic peptide binding motif could be deduced. Small amino acids are accepted at the central pockets whereas capacious and hydrophobic residues are required at pockets P1 and P9. The comparison of the peptide binding motif of HLA-DQ4 with HLA-DQ7, which is also positively associated with juvenile idiopathic arthritis, reveals obvious. Significant differences were obtained regarding the neutral allele DQA1*0501/DQB1*0201 and the protective allele DQA1*0201/DQB1*0201. The observed hierarchy (associated, neutral, protective) of the association of multiple HLA-DQ-alleles with juvenile idiopathic arthritis can now be transferred to the level of peptide binding specificity. The described peptide binding motif of HLA-DQ4 extends the described differential binding motif of three positively or negatively JIA-associated HLA-DQ molecules. The determination of the peptide binding motif was a condition to identify several high affinity ligands of HLA-DQ4. These ligands can be used for further analysis regarding T cell reactivity using MHC tetramer technology. They can also provide a basis for the development of immunomodulatoric therapeutic approaches.