Natural killer T cells recognize glycolipid ligands in the context of the antigen-presenting molecule CD1d. Kronenberg and colleagues show that these cells recognize ligands derived from the pathogens Streptococcus pneumonia and group B Streptococcus. Natural killer T cells (NKT cells) recognize glycolipid antigens presented by CD1d. These cells express an evolutionarily conserved, invariant T cell antigen receptor (TCR), but the forces that drive TCR conservation have remained uncertain. Here we show that NKT cells recognized diacylglycerol-containing glycolipids from Streptococcus pneumoniae, the leading cause of community-acquired pneumonia, and group B Streptococcus, which causes neonatal sepsis and meningitis. Furthermore, CD1d-dependent responses by NKT cells were required for activation and host protection. The glycolipid response was dependent on vaccenic acid, which is present in low concentrations in mammalian cells. Our results show how microbial lipids position the sugar for recognition by the invariant TCR and, most notably, extend the range of microbes recognized by this conserved TCR to several clinically important bacteria.

The interaction between the 4-1BB and its ligand 4-1BBL provides co-stimulatory signals for T cell activation and proliferation, but differences in the mouse and human molecules might result in differential engagement of this pathway. Here, we report the crystal structure of mouse 4-1BBL and of the mouse 4-1BB/4-1BBL complex, together provide insights into the molecular recognition of the cognate receptor by m4-1BBL. In contrast to all human or mouse TNF ligands that form non-covalent mostly trimeric assemblies, the m4-1BBL structure formed a novel disulfide linked dimeric assembly. The structure showed that certain differences in the amino acid composition along the intramolecular interface, together with two specific residues (Cys 246 and Ser 256) that are exclusively present in m4-1BBL, are responsible for unique dimerization. Unexpectedly, upon binding to m4-1BB, m4-1BBL undergoes structural changes within each protomer, in addition the individual m4-1BBL protomers rotate with respect to each other, leading to a different dimerization interface with more inter-subunit interactions. In the m4-1BB/4-1BBL complex, each receptor monomer binds exclusively to a single ligand subunit with contributions of cysteine-rich domain (CRD) 1, CRD2 and CRD3. Furthermore, structure-guided mutagenesis of the binding interface revealed that novel binding interactions with the GH loop, rather than the DE loop, are energetically critical and define the species based receptor selectivity for m4-1BBL. A comparison with the human 4-1BB/4-1BBL complex highlighted several differences between the ligand and receptor binding interfaces and provide an explanation for the absence of inter species cross-reactivity between human and mouse 4-1BB and 4-1BBL molecules.

The transition from leukocyte rolling to firm adhesion is called arrest. Beta2 integrins are required for neutrophil arrest. Chemokines can trigger neutrophil arrest in vivo and in vitro. Resting integrins exist in a "bent-closed" conformation, i.e., not extended (E-) and not high affinity (H-), unable to bind ligand. Electron microscopic images of isolated beta2 integrins in "open" and "closed" conformations inspired the switchblade model of integrin activation from E-H- to E+H- to E+H+. Recently, we discovered an alternative pathway of integrin activation from E-H- to E-H+ to E+H+. Spatial patterning of activated integrins is thought to be required for effective arrest, but so far only diffraction-limited localization maps of activated integrins exist. Here, we combine superresolution microscopy with molecular modeling to identify the molecular patterns of H+E-, H-E+, and H+E+ activated integrins on primary human neutrophils. At the time of neutrophil arrest, E+H+ integrins form oriented (non-random) nanoclusters that contain a total of ~4,625 E+H+ beta2 integrin molecules.

Human cytomegalovirus (HCMV) is a β-herpesvirus that has co-evolved with the host immune system to establish lifelong persistence. HCMV encodes many immune-modulatory molecules, including the glycoprotein UL144. UL144 is a structural mimic of the TNFRSF member HVEM, which binds to various ligands LIGHT, LTα, BTLA, CD160 and gD. However, in contrast to HVEM, UL144 selectively binds to only BTLA, inhibiting T cell activation. Here, we report the crystal structure of the UL144/BTLA complex, providing key insights into the molecular mechanisms underlying this virus-host protein interaction. Our structure reveals that UL144 utilizes residues from its N-terminal CRD1 to interact with BTLA in an orientation similar, but not exactly, to that of HVEM. The structural modifications at the CRD1 region of UL144 compared to HVEM have a significant impact on the fine-tuning of BTLA-binding. In addition, the N-terminal CRD2 loop of UL144 is shorter compared to the corresponding region of HVEM, altering the relative orientation of CRD2 with respect to CRD1. Employing structure-guided mutagenesis we have identified a mutant of BTLA (L123A) that interferes with binding to HVEM while preserving interaction towards UL144. Furthermore, our results illuminate structural differences between UL144 and HVEM that explain the inability of UL144 to bind to either LIGHT or CD160. In summary, the specific molecular differences that UL144 has evolved to exclusively target BTLA highlight it as a suitable scaffold for designing superior BTLA agonists that have high potential for potently inhibiting immune responses.