Genetic studies have shown the association of Parkinson's disease with alleles of the major histocompatibility complex. Here we show that a defined set of peptides that are derived from α-synuclein, a protein aggregated in Parkinson's disease, act as antigenic epitopes displayed by these alleles and drive helper and cytotoxic T cell responses in patients with Parkinson's disease. These responses may explain the association of Parkinson's disease with specific major histocompatibility complex alleles.

Abacavir drug hypersensitivity in HIV-treated patients is associated with HLA-B57:01 expression. To understand the immunochemistry of abacavir drug reactions, we investigated the effects of abacavir on HLA-B57:01 epitope-binding in vitro and the quality and quantity of self-peptides presented by HLA-B57:01 from abacavir-treated cells.An HLA-B57:01-specific epitope-binding assay was developed to test for effects of abacavir, didanosine or flucloxacillin on self-peptide binding. To examine whether abacavir alters the peptide repertoire in HLA-B57:01, a B-cell line secreting soluble human leucocyte antigen (sHLA) was cultured in the presence or absence of abacavir, peptides were eluted from purified human leucocyte antigen (HLA), and the peptide epitopes comparatively mapped by mass spectroscopy to identify drug-unique peptides.Abacavir, but not didansosine or flucloxacillin, enhanced binding of the FITC-labeled self-peptide LF9 to HLA-B57:01 in a dose-dependent manner. Endogenous peptides isolated from abacavir-treated HLA-B57:01 B cells showed amino acid sequence differences compared with peptides from untreated cells. Novel drug-induced peptides lacked typical carboxyl (C) terminal amino acids characteristic of the HLA-B57:01 peptide motif and instead contained predominantly isoleucine or leucine residues. Drug-induced peptides bind to soluble HLA-B57:01 with high affinity that was not altered by abacavir addition.Our results support a model of drug-induced autoimmunity in which abacavir alters the quantity and quality of self-peptide loading into HLA-B57:01. Drug-induced loading of novel self-peptides into HLA, possibly by abacavir either altering the binding cleft or modifying the peptide-loading complex, generates an array of neo-antigen peptides that drive polyclonal T-cell autoimmune responses and multiorgan systemic toxicity.

HLA class I-binding predictions are widely used to identify candidate peptide targets of human CD8(+) T cell responses. Many such approaches focus exclusively on a limited range of peptide lengths, typically 9 aa and sometimes 9-10 aa, despite multiple examples of dominant epitopes of other lengths. In this study, we examined whether epitope predictions can be improved by incorporating the natural length distribution of HLA class I ligands. We found that, although different HLA alleles have diverse length-binding preferences, the length profiles of ligands that are naturally presented by these alleles are much more homogeneous. We hypothesized that this is due to a defined length profile of peptides available for HLA binding in the endoplasmic reticulum. Based on this, we created a model of HLA allele-specific ligand length profiles and demonstrate how this model, in combination with HLA-binding predictions, greatly improves comprehensive identification of CD8(+) T cell epitopes.

Abstract MR1-restricted T (MR1T) cells recognize microbial small molecule metabolites presented on the MHC Class I-like molecule MR1 and have been implicated in early effector responses to microbial infection. As a result, there is considerable interest in identifying chemical properties of metabolite ligands that permit recognition by MR1T cells, for consideration in therapeutic or vaccine applications. Here, we made chemical modifications to known MR1 ligands to evaluate the effect on MR1T cell activation. Specifically, we modified 6,7-dimethyl-8-D-ribityllumazine (DMRL) to generate 6,7-dimethyl-8-D-ribityldeazalumazine (DZ), and then further derivatized DZ to determine the requirements for retaining MR1 surface stabilization and agonistic properties. Interestingly, the IFN-γ response toward DZ varied widely across a panel of T cell receptor (TCR)-diverse MR1T cell clones; while one clone was agnostic toward the modification, most displayed either an enhancement or depletion of IFN-γ production when compared with its response to DMRL. To gain insight into a putative mechanism behind this phenomenon, we used in silico molecular docking techniques for DMRL and its derivatives and performed molecular dynamics simulations of the complexes. In assessing the dynamics of each ligand in the MR1 pocket, we found that DMRL and DZ exhibit differential dynamics of both the ribityl moiety and the aromatic backbone, which may contribute to ligand recognition. Together, our results support an emerging hypothesis for flexibility in MR1:ligand-MR1T TCR interactions and enable further exploration of the relationship between MR1:ligand structures and MR1T cell recognition for downstream applications targeting MR1T cells.