The functional and phenotypic heterogeneity of dendritic cells (DCs) plays a crucial role in facilitating the development of diverse immune responses that are essential for providing host protection. We found that KDM5C, a histone lysine d e m ethylase of the KDM5 family regulates several aspects of conventional DC (cDC) and plasmacytoid DC (pDC) population heterogeneity and function. Using mice conditionally deficient in KDM5C in DCs, we found that loss of KDM5C results in an increase in Ly6C − pDCs compared to Ly6C + pDCs. We found that Ly6C − pDCs, compared to Ly6C + pDCs, have increased expression of cell cycle genes, decreased expression of activation markers and limited ability to produce type I interferon (IFN). Both KDM5C-deficient Ly6C − and Ly6C + pDCs have increased expression of activation markers, however, are dysfunctional and have limited ability to produce type I IFN. For conventional cDCs, KDM5C deficiency resulted in increased proportions of cDC2Bs (CLEC12A + , ESAM − ) and cDC1s, which was partly dependent on type I IFN and pDCs. Using ATAC-seq, RNA-seq, and CUT&RUN for histone marks, we found that KDM5C regulates epigenetic programming of cDC1. In the absence of KDM5C, we found an increased expression of inflammatory markers, consistent with our previous results in bone marrow-derived DCs. However, we also found a decrease in mitochondrial metabolism genes and altered expression of cDC lineage-specific genes. In response to Listeria infection, KDM5C-conditionally deficient mice mounted reduced CD8 + T cell responses, indicating that KDM5C expression in DCs is necessary for their function. Thus, KDM5C is a key regulator of DC heterogeneity by modulating the balance of DC subsets and serves as a critical driver of the epigenetic programming and functional properties of DCs.

Functional and phenotypic heterogeneity of dendritic cells (DCs) play crucial roles in facilitating the development of diverse immune responses essential for host protection. Here, we report that KDM5C, a histone lysine demethylase, regulates conventional or classical DC (cDC) and plasmacytoid DC (pDC) population heterogeneity and function. Mice deficient in KDM5C in DCs have increased proportions of cDC2Bs and cDC1s, which is partly dependent on type I interferon (IFN) and pDCs. Loss of KDM5C results in an increase in Ly6C

ABSTRACT Broadly neutralizing antibodies (bNAbs) that target the membrane-proximal external region (MPER) of HIV gp41 envelope, such as 4E10 and VRC42.01, can neutralize >95% of viruses. These two MPER-directed monoclonal antibodies share germline antibody genes ( IGHV1-69 and IGKV3-20) and form a bNAb epitope class. Furthermore, convergent evolution within these two lineages towards a 111.2 GW 111.3 motif in the CDRH3 is known to enhance neutralization potency. We have previously isolated an MPER neutralizing antibody, CAP206-CH12, that uses these same germline heavy and light chain genes but lacks breadth (neutralizing only 6% of heterologous viruses). Longitudinal sequencing of the CAP206-CH12 lineage over three years revealed similar convergent evolution towards 111.2 GW 111.3 among some lineage members. Mutagenesis of CAP206-CH12 from 111.2 GL 111.3 to 111.2 GW 111.3 modestly improved neutralization breadth (by 9%) and potency (3-fold), but did not reach the levels of breadth and potency of VRC42.01 and 4E10. To explore the lack of potency/breadth, viral mutagenesis was performed to map the CAP206-CH12 epitope. This indicated that CAP206-CH12 is dependent on D 674 , a highly variable residue at the solvent-exposed elbow of MPER. In contrast, VRC42.01 and 4E10 were dependent on highly conserved residues (W 672 , F 673 , T 676 , and W 680 ) facing the hydrophobic patch of the MPER. Therefore, while CAP206-CH12, VRC42.01, and 4E10 share germline genes and show some evidence of convergent evolution, their dependence on different amino acids, which impacts orientation of binding to the MPER, result in differences in breadth and potency. These data have implications for the design of HIV vaccines directed at the MPER epitope. Author Summary Germline-targeting immunogens are a promising HIV vaccine design strategy. This approach is reliant on the identification of broadly neutralizing antibody (bNAb) classes, which use the same germline antibody genes to target the same viral epitopes. Here, we compare three HIV Envelope MPER-directed antibodies (4E10, VRC42.01 and CAP206-CH12) that despite having shared antibody genes, show distinct neutralization profiles. We show that CAP206-CH12 targets a single highly variable residue in the MPER, which results in low neutralization breadth. In contrast, the 4E10 and VRC42.01 mAbs are dependent on highly conserved residues in the MPER, resulting in exceptional neutralization breadth. Our data suggest that while shared germline genes within bNAb epitope classes are required, in some cases these are not sufficient to produce neutralization breadth, and MPER immunogens will need to trigger responses to conserved sites.