Viruses have evolved strategies that highlight critical, intertwined host immune mechanisms. As postulated by the missing-self hypothesis, natural killer (NK) cells and major histocompatibility complex class I (MHC-I)-restricted cytotoxic T lymphocytes (CTLs) have opposing requirements for ubiquitously expressed MHC-I molecules. Since NK cell MHC-I-specific Ly49 inhibitory receptors prevent killing of cells with normal MHC-I, viruses evading CTLs by down-regulating MHC-I should be vulnerable to NK cells. However, definitive integrated in vivo evidence for this interplay has been lacking, in part due to receptor polymorphism and a proposed second function of Ly49 receptors in licensing NK cells via self-MHC-I. Here we generated mice lacking specific Ly49 inhibitory receptors to show their essential role in licensing and controlling murine cytomegalovirus (MCMV) infection in vivo in an MHC-restricted manner. When MCMV cannot down-regulate MHC-I, NK cells cannot control infection that instead is mediated by CTLs, as predicted by the missing-self hypothesis.

Recognition of DNA viruses, such as cytomegaloviruses (CMVs), through pattern-recognition receptor (PRR) pathways involving MyD88 or STING constitute a first-line defense against infections mainly through production of type I interferon (IFN-I). However, the role of these pathways in different tissues is incompletely understood, an issue particularly relevant to the CMVs which have broad tissue tropisms. Herein, we investigated anti-viral effects of MyD88 and STING in distinct cell types that are infected with murine CMV (MCMV). Bone marrow chimeras revealed STING-mediated MCMV control in hematological cells, similar to MyD88. However, unlike MyD88, STING also contributed to viral control in non-hematological, stromal cells. Infected splenic stromal cells produced IFN-I in a cGAS-STING-dependent and MyD88-independent manner, while plasmacytoid dendritic cell IFN-I had inverse requirements. MCMV-induced natural killer (NK) cytotoxicity was dependent on MyD88 and STING. Thus, MyD88 and STING contribute to MCMV control in distinct cell types that initiate downstream immune responses.

Abstract Natural killer (NK) cells recognize target cells through germline-encoded activation and inhibitory receptors enabling effective immunity against viruses and cancer. The Ly49 receptor family in the mouse and killer immunoglobin-like receptor family in humans play a central role in NK cell immunity through recognition of MHC class I and related molecules. Functionally, these receptor families are involved in licensing and rejection of MHC-I-deficient cells through missing-self. The Ly49 family is highly polymorphic, making it challenging to detail the contributions of individual Ly49 receptors to NK cell function. Herein, we showed mice lacking expression of all Ly49s were unable to reject missing-self target cells in vivo , were defective in NK cell licensing, and displayed lower KLRG1 on the surface of NK cells. Expression of Ly49A alone on a H-2D d background restored missing-self target cell rejection, NK cell licensing, and NK cell KLRG1 expression. Thus, a single inhibitory Ly49 receptor is sufficient to license NK cells and mediate missing-self in vivo .

Abstract Comparative genomics has revealed the rapid expansion of multiple gene families involved in immunity. Members within each gene family often evolved distinct roles in immunity. However, less is known about the evolution of their epigenome and cis -regulation. Here we systematically profile the epigenome of the recently expanded murine Ly49 gene family that mainly encode either inhibitory or activating surface receptors on natural killer cells. We identify a set of cis -regulatory elements (CREs) for activating Ly49 genes. In addition, we show that in mice, inhibitory and activating Ly49 genes are regulated by two separate sets of proximal CREs, likely resulting from lineage-specific losses of CRE activity. Furthermore, we find that some Ly49 genes are cross-regulated by the CREs of other Ly49 genes, suggesting that the Ly49 family has begun to evolve a concerted cis- regulatory mechanism. Collectively, we demonstrate the different modes of cis -regulatory evolution for a rapidly expanding gene family.