Cytomegalovirus prevents antigen presentation by blocking the transport of peptide-loaded major histocompatibility complex class I molecules into the medial-Golgi compartment

Selective expression of murine cytomegalovirus (MCMV) immediate-early (IE) genes leads to the presentation by the major histocompatibility complex (MHC) class I molecule L a of a peptide derived from MCMV IE protein pp89 (Reddehase, M. J., J. B. Rothbard, and U. H. Koszinowski. 1989. Nature (Lond.). 337:651). Characterization of endogenous antigenic peptides identified the pp89 peptide as the nonapeptide msYPHFMFFNLt76 (del Val, M., H.-J. Schlicht, T. Ruppert, M. J. Reddehase, and U. H. Koszinowski. 1991. Cell. 66:1145). Subsequent expression of MCMV early genes prevents presentation of pp89 (del Val, M., K. Mfinch, M. J. Reddehase, and U. H. Koszinowski. 1989. Cell. 58:305). We report on the mechanism by which MCMV early genes interfere with antigen presentation. Expression of the IE promoter-driven bacterial gene lacZ by recombinant MCMV subjected antigen presentation of B-galactosidase to the same control and excluded antigen specificity. The La-dependent presence of naturally processed antigenic peptides also in nonpresenting cells located the inhibitory function subsequent to the step of antigen processing. The finding that during the E phase of MCMV gene expression the MHC class I heavy chain glycosylation remained in an Endo H-sensitive form suggested a block within the endoplasmic reticulum/c/s-Golgi compartment. The failure to present antigenic peptides was explained by a general retention of nascent assembled trimolecular MHC class I complexes. Accordingly, at later stages of infection a significant decrease of surface MHC class I expression was seen, whereas other membrane glycoproteins remained unaffected. Thus, MCMV E genes endow this virus with an effective immune evasion potential. These results also indicate that the formation of the trimolecular complex of MHC dass I heavy chain, ~2-microglobulin, and the finally trimmed peptide is completed before entering the medial-Golgi compartment

Das Murine Cytomegalovirus als Vektor für nicht-virale Antigene: Untersuchungen zur Antigenpräsentation in der frühen Phase der Infektion

Das regulatorische immediate early (IE) Protein IE1 des murinen Cytomegalovirus (MCMV) ist ein immundominantes Antigen. Die selektive Expression der IE Gene in vitro führt zu einer effizienten Präsentation eines aus dem IE1 Protein prozessierten Peptides (168YPHFMPTNL176) durch das MHC-Klasse I Molekül Ld. IE1 exprimierende Zellen werden von IE- bzw. IE1-spezifischen Ld restringierten CD8+ cytolytischen T-Lymphozyten (CTL) erkannt und lysiert. Solche CTL sind in der Lage BALB/c Mäuse vor den letalen Folgen einer MCMV Infektion zu schützen. Nach in vitro Infektion reicht eine nur 30minütige Expression von early (E) Genen aus, um die IE1 Antigenpräsentation deutlich zu reduzieren. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass von dieser Blockade der Antigenpräsentation auch ein weiteres und zwar nicht-virales Antigen, die E.coli b-Galaktosidase (bGal), betroffen ist, wenn es in der IE Phase des viralen Replikationszyklus exprimiert wird. Um dies zu zeigen, wurde MCMVielacZ-Rekombinante RM24 (MCMV Stamm Smith) konstruiert, welche das für die b-Gal kodierende lacZ-Gen unter der Kontrolle des MCMV ie1-Promotors exprimiert. Ein 80bp-großes Restriktionsfragment im Wildtyp-ie2-Promotor wurde durch eine lacZ- Expressionskassette ersetzt. Während selektiver Expression der IE Gene präsentieren RM24-infizierte Zellen sowohl das b-Gal- als auch das IE1 Antigen und werden von spezifischen CTL erkannt. Nach 30minütiger bzw. 90minütiger Expression von E Genen wird die Präsentation beider Antigene vermindert bzw. blockiert, obwohl zu dieser Zeit b-Gal und IE1 de novo synthetisiert werden und stabil sind. Da die Präsentation beider Antigene gleichermaßen gehemmt wird, kann weitestgehend ausgeschlossen werden, dass die Blockade selektiv für IE1 ist. Die MCMVielacZ-Rekombinante RM24 zeigt in vitro ein dem Wildtyp vergleichbares Wachtumsverhalten, unterscheidet sich jedoch in vivo zumindest durch die fehlende Replikation in der Speicheldrüse. Diese Attenuierung ist vermutlich auf eine etwa 3,5 kbp große Deletion im HindIII-E-Fragment des Genoms zurückzuführen. Mit MCMVielacZ-Rekombinanten konnten in infizierten BALB/c Mäusen b-Gal-spezifische CTL induziert werden. Dies zeigt, dass MCMV als experimentelle Vakzine verwendet werden kann