Germinal centers (GCs) are sites of B cell proliferation, somatic hypermutation, and selection of variants with improved affinity for antigen. Long-lived memory B cells and plasma cells are also generated in GCs, although how B cell differentiation in GCs is regulated is unclear. IL-21, secreted by T follicular helper cells, is important for adaptive immune responses, although there are conflicting reports on its target cells and mode of action in vivo. We show that the absence of IL-21 signaling profoundly affects the B cell response to protein antigen, reducing splenic and bone marrow plasma cell formation and GC persistence and function, influencing their proliferation, transition into memory B cells, and affinity maturation. Using bone marrow chimeras, we show that these activities are primarily a result of CD3-expressing cells producing IL-21 that acts directly on B cells. Molecularly, IL-21 maintains expression of Bcl-6 in GC B cells. The absence of IL-21 or IL-21 receptor does not abrogate the appearance of T cells in GCs or the appearance of CD4 T cells with a follicular helper phenotype. IL-21 thus controls fate choices of GC B cells directly.

During unresolved infections, some viruses escape immunological control and establish a persistant reservoir in certain cell types, such as human immunodeficiency virus (HIV), which persists in follicular helper T cells (TFH cells), and Epstein-Barr virus (EBV), which persists in B cells. Here we identified a specialized group of cytotoxic T cells (TC cells) that expressed the chemokine receptor CXCR5, selectively entered B cell follicles and eradicated infected TFH cells and B cells. The differentiation of these cells, which we have called 'follicular cytotoxic T cells' (TFC cells), required the transcription factors Bcl6, E2A and TCF-1 but was inhibited by the transcriptional regulators Blimp1, Id2 and Id3. Blimp1 and E2A directly regulated Cxcr5 expression and, together with Bcl6 and TCF-1, formed a transcriptional circuit that guided TFC cell development. The identification of TFC cells has far-reaching implications for the development of strategies to control infections that target B cells and TFH cells and to treat B cell-derived malignancies.

T follicular helper cells (Tfh cells) localize to follicles where they provide growth and selection signals to mutated germinal center (GC) B cells, thus promoting their differentiation into high affinity long-lived plasma cells and memory B cells. T-dependent B cell differentiation also occurs extrafollicularly, giving rise to unmutated plasma cells that are important for early protection against microbial infections. Bcl-6 expression in T cells has been shown to be essential for the formation of Tfh cells and GC B cells, but little is known about its requirement in physiological extrafollicular antibody responses. We use several mouse models in which extrafollicular plasma cells can be unequivocally distinguished from those of GC origin, combined with antigen-specific T and B cells, to show that the absence of T cell–expressed Bcl-6 significantly reduces T-dependent extrafollicular antibody responses. Bcl-6+ T cells appear at the T–B border soon after T cell priming and before GC formation, and these cells express low amounts of PD-1. Their appearance precedes that of Bcl-6+ PD-1hi T cells, which are found within the GC. IL-21 acts early to promote both follicular and extrafollicular antibody responses. In conclusion, Bcl-6+ T cells are necessary at B cell priming to form extrafollicular antibody responses, and these pre-GC Tfh cells can be distinguished phenotypically from GC Tfh cells.

Abstract The proliferation and differentiation of antigen-specific B cells, including the generation of germinal centers (GC), are prerequisites for long-lasting, high-affinity antibody-mediated immune protection. Affinity for antigen determines B cell recruitment, proliferation, differentiation and competitiveness in the response, largely through determining access to T cell help. However, how T cell derived signals contribute to these outcomes is incompletely understood. Here we report how the signature cytokine of follicular helper T cells, IL-21, acts as a key regulator of the initial B cell response. By activating AKT and S6, IL-21 accelerates cell cycle progression and the rate of cycle entry of B cells, increasing their contribution to the ensuing GC. This effect occurs over a wide range of initial B cell receptor affinities and the resultant increased proliferation can explain the IL-21-mediated promotion of plasma cell differentiation. Collectively, our data establish that IL-21 acts from the outset of a T cell dependent immune response to increase cell cycle progression and fuel cyclic re-entry of B cells thereby regulating the initial GC size and early plasma cell output. Summary The cytokine IL-21 is a regulator of B cell responses, increasing antibody quantity and quality. Here, we report that during germinal center initiation, IL-21 acts to increase the response magnitude by accelerating cell cycle speed and rate of entry.

The proliferation marker Ki67 has been attributed critical functions in maintaining mitotic chromosome morphology and heterochromatin organization during the cell cycle, indicating a potential role in developmental processes requiring rigid cell-cycle control. Here, we discovered that despite normal fecundity and organogenesis, germline deficiency in Ki67 resulted in substantial defects specifically in peripheral B and T lymphocytes. This was not due to impaired cell proliferation but rather to early lymphopoiesis at specific stages where antigen–receptor gene rearrangements occurred. We identified that Ki67 was required for normal global chromatin accessibility involving regulatory regions of genes critical for checkpoint stages in B cell lymphopoiesis. In line with this, mRNA expression of Rag1 was diminished and gene rearrangement was less efficient in the absence of Ki67. Transgenes encoding productively rearranged immunoglobulin heavy and light chains complemented Ki67 deficiency, completely rescuing early B cell development. Collectively, these results identify a unique contribution from Ki67 to somatic antigen–receptor gene rearrangement during lymphopoiesis.