Maraba virus treatment before surgery for triple-negative breast cancer promotes antitumor immunity.

Epigenetic modifications on DNA and histones regulate gene expression by modulating chromatin accessibility to transcription machinery. Here we identify methionine as a key nutrient affecting epigenetic reprogramming in CD4+ T helper (Th) cells. Using metabolomics, we showed that methionine is rapidly taken up by activated T cells and serves as the major substrate for biosynthesis of the universal methyl donor S-adenosyl-L-methionine (SAM). Methionine was required to maintain intracellular SAM pools in T cells. Methionine restriction reduced histone H3K4 methylation (H3K4me3) at the promoter regions of key genes involved in Th17 cell proliferation and cytokine production. Applied to the mouse model of multiple sclerosis (experimental autoimmune encephalomyelitis), dietary methionine restriction reduced the expansion of pathogenic Th17 cells in vivo, leading to reduced T cell-mediated neuroinflammation and disease onset. Our data identify methionine as a key nutritional factor shaping Th cell proliferation and function in part through regulation of histone methylation.

Infusion of 13 C-labeled metabolites provides a gold standard for understanding the metabolic processes used by T cells during immune responses in vivo. Through infusion of 13 C-labeled metabolites (glucose, glutamine, and acetate) in Listeria monocytogenes –infected mice, we demonstrate that CD8 T effector (Teff) cells use metabolites for specific pathways during specific phases of activation. Highly proliferative early Teff cells in vivo shunt glucose primarily toward nucleotide synthesis and leverage glutamine anaplerosis in the tricarboxylic acid (TCA) cycle to support adenosine triphosphate and de novo pyrimidine synthesis. In addition, early Teff cells rely on glutamic-oxaloacetic transaminase 1 (Got1)—which regulates de novo aspartate synthesis—for effector cell expansion in vivo. CD8 Teff cells change fuel preference over the course of infection, switching from glutamine- to acetate-dependent TCA cycle metabolism late in infection. This study provides insights into the dynamics of Teff metabolism, illuminating distinct pathways of fuel consumption associated with CD8 Teff cell function in vivo.

E3 ubiquitin ligases are part of various families of proteins and include hundreds of members, which play key roles in all aspects of cell biology. They generally regulate the half-life of other proteins but can also modulate their cellular localization and functions. The MARCH family of ubiquitin ligases is composed of 11 members and two closely related proteins, MARCH1 and MARCH8, share similar targets, while being active in different cell types. Although they appear to target principally immune cell components, such as MHC class II molecules and the co-stimulatory molecule CD86, the repertory of their targets remains to be fully documented. Here, to further define the MARCH1's interactome, we adapted a proximity-dependent biotin identification (BioID)-based screening approach in live HEK293 cells. We transfected a fusion protein consisting of mouse MARCH1 linked to YFP at its N-terminus and to the biotin ligase of Aquifex aeolicus at its C-terminus. Upon transient overexpression of this construct in the presence of exogenous biotin, we could recover biotinylated proteins that are presumably found within 10nm of MARCH1. To help in the identification of bona fide down-regulated specific targets, we compared MARCH1's interactome with the one obtained using a ubiquitination-deficient MARCH1 mutant (MARCH1W104A). CD98 and CD71, two previously described targets of MARCH1, were identified in this screen. Of 16 other biotinylated proteins identified by semi-quantitative mass spectrometry, 10 were tested directly by flow cytometry to monitor their expression in the presence or absence of transfected MARCH1. The protein levels of five of these endogenous targets, CD29, CD112, NKCC1, CD147 and SNAT2, confirmed their negative regulation by MARCH1 in this system. SNAT2 was particularly sensitive to the presence of MARCH1 and was found to be ubiquitinated on Western blots following immunoprecipitation. Thus, BioID2 is an effective mean of characterizing the interactome of MARCH1 and the identification of SNAT2 suggests a role of this ubiquitin ligase in cellular metabolism.

Glucose is essential for T cell proliferation and function, yet its specific metabolic roles in vivo remain poorly defined. Here, we identify glycosphingolipid (GSL) biosynthesis as a key pathway fueled by glucose that enables CD8 + T cell expansion and cytotoxic function in vivo . Using 13 C-based stable isotope tracing, we demonstrate that CD8 + effector T cells use glucose to synthesize uridine diphosphate-glucose (UDP-Glc), a precursor for glycogen, glycan, and GSL biosynthesis. Inhibiting GSL production—by targeting the enzymes UDP-Glc pyrophosphorylase 2 (UGP2) or UDP-Glc ceramide glucosyltransferase (UGCG)—impairs CD8 + T cell expansion and cytolytic activity without affecting glucose-dependent energy production. Mechanistically, we show that glucose-dependent GSL biosynthesis is required for plasma membrane lipid raft integrity and aggregation following TCR stimulation. Moreover, UGCG-deficient CD8 + T cells display reduced granzyme expression and tumor control in vivo . Together, our data establish GSL biosynthesis as a critical metabolic fate of glucose—independent of energy production—required for CD8 + T cell responses in vivo .

Abstract Infusion of 13C-labeled metabolites provides a gold-standard for understanding the metabolic processes used by T cells during immune responses in vivo . Through infusion of 13C-labeled metabolites (glucose, glutamine, acetate) in Listeria monocytogenes ( Lm )-infected mice, we demonstrate that CD8+ T effector (Teff) cells utilize metabolites for specific pathways during specific phases of activation. Highly proliferative early Teff cells in vivo shunt glucose primarily towards nucleotide synthesis and leverage glutamine anaplerosis in the tricarboxylic acid (TCA) cycle to support ATP and de novo pyrimidine synthesis. Additionally, early Teff cells rely on glutamic-oxaloacetic transaminase 1 (Got1)—which regulates de novo aspartate synthesis—for effector cell expansion in vivo . Importantly, Teff cells change fuel preference over the course of infection, switching from glutamine-to acetate-dependent TCA cycle metabolism late in infection. This study provides insights into the dynamics of Teff metabolism, illuminating distinct pathways of fuel consumption associated with Teff cell function in vivo . Teaser Interrogating dynamics of fuel utilization by CD8 + T cells in vivo reveals new metabolic checkpoints for immune function in vivo .