OL
Oscar Luo
Author with expertise in Tick-Borne Diseases and Pathogens Transmission
Achievements
Open Access Advocate
Cited Author
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
3
(67% Open Access)
Cited by:
47
h-index:
12
/
i10-index:
13
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

Macrophage mediated recognition and clearance ofBorrelia burgdorferinelicits MyD88-dependent and -independent phagosomal signals that contribute to phagocytosis and inflammation

Sarah Benjamin et al.Mar 30, 2019
Abstract Lyme disease is a tick-borne illness caused by the spirochete Borrelia burgdorferi (Bb). It is believed that the robust inflammatory response induced by the host’s innate immune system is responsible for the clinical manifestations associated with Bb infection. The macrophage plays a central role in the immune response to many bacterial infections and is thought to play a central role in activation of the innate immune response to Bb. Previous studies have shown that following phagocytosis of spirochetes by macrophages, phagosome maturation results in degradation of Bb and liberation of bacterial lipoproteins and nucleic acids, which are recognized by TLR2 and TLR8, respectively, and elicit MyD88-mediated phagosome signaling cascades. Bone marrow-derived macrophages (BMDMs) from MyD88 −/− mice show significantly reduced spirochete uptake and inflammatory cytokine production when incubated with Bb ex vivo . Paradoxically, additional studies revealed that Bb-infected MyD88 −/− mice exhibit inflammation in joint and heart tissues. To determine the contribution of MyD88 to macrophage-mediated spirochete clearance, we compared wildtype (WT) and MyD88 −/− mice using a murine model of Lyme disease. MyD88 −/− mice showed increased Bb burdens in hearts 28 days post infection, while H&E staining and immunohistochemistry showed significantly increased inflammation and greater macrophage infiltrate in the hearts of MyD88 −/− mice. This suggests that Bb triggers MyD88-independent inflammatory pathways in macrophages to facilitate cell recruitment to tissues. Upon stimulation with Bb ex vivo , WT and MyD88 −/− BMDMs exhibit significant differences in bacteria uptake, suggesting that MyD88 signaling mediates cytoskeleton remodeling and the formation of membrane protrusions to enhance bacteria phagocytosis. A comprehensive transcriptome comparison in Bb-infected WT and MyD88 −/− BMDMs identified a large cohort of MyD88-dependent genes that are differentially expressed in response to Bb, including genes involved in actin and cytoskeleton organization ( Daam1, Fmnl1 ). We also identified a cohort of differentially-expressed MyD88-independent chemokines ( Cxcl2, Ccl9 ) known to recruit macrophages. We identified master regulators and generated networks which model potential signaling pathways that mediate both phagocytosis and the inflammatory response. These data provide strong evidence that MyD88-dependent and -independent phagosomal signaling cascades in macrophages play significant roles in the ability of these cells to phagocytose Bb and mediate infection. AUTHOR SUMMARY Macrophages play prominent roles in bacteria recognition and clearance, including Borrelia burgdorferi (Bb), the Lyme disease spirochete. To elucidate mechanisms by which MyD88/TLR signaling enhances clearance of Bb by macrophages, we studied Bb-infected wildtype (WT) and MyD88−/− mice and Bb-stimulated bone marrow-derived macrophages (BMDMs). Bb-infected MyD88−/− mice show increased bacterial burdens, macrophage infiltration and altered gene expression in inflamed heart tissue. MyD88−/− BMDMs exhibit impaired uptake of spirochetes but comparable maturation of phagosomes following internalization of spirochetes. RNA-sequencing of infected WT and MyD88−/− BMDMs identified a large cohort of differentially expressed MyD88-dependent genes involved in re-organization of actin and cytoskeleton during phagocytosis along with several MyD88-independent chemokines involved in inflammatory cell recruitment. We computationally generated networks which identified several MyD88-independent master regulators ( Cxcl2 and Vcam1 ) and MyD88-dependent intermediate proteins ( Rhoq and Cyfip1 ) that are known to mediate inflammation and phagocytosis respectively. These results provide mechanistic insights into MyD88-mediated phagosomal signaling enhancing Bb uptake and clearance.
1

Augmenting Neutralization breadth against Diverse HIV-1 by increasing the Ab-Ag interface on V2

Nan Gao et al.Aug 8, 2021
SUMMARY Understanding maturation pathways of broadly neutralizing antibodies (bnAbs) against HIV-1 in non-human primates can be highly informative for HIV-1 vaccine development. We now obtained a lineage of J038 from Chinese rhesus macaques after 7-years of SHIV infection. J038 has short complementary determining loops and neutralizes 54% of global circulating HIV-1 strains. Its binding induces a unique “up” conformation for one of the V2 loops in the trimeric envelope glycoprotein (Env) and is heavily dependent on glycan, which provides nearly half of the binding surface. The unmutated common ancestor of the J038 lineage antibodies binds monomeric gp120 and neutralizes the autologous virus. Continuous maturation enhances neutralization potency and breadth of J038 lineage antibodies via expanding antibody-Env contact areas surrounding the core region contacted by germline-encoded residues. Developmental details and recognition features of J038 lineage antibodies revealed here provide a new pathway for maturation elicitation of V2-targeting bnAbs. Highlights • Long-term infected NHPs develop antibodies neutralizing up to 54% of HIV-1 strains • Antibody J038 binds one V2 loop on HIV-1 Env trimer in a unique “up” position • UCA of the J038 lineage effectively neutralizes the autologous virus • J038 lineage antibodies mature through gradually increased contact to glycans