Cytolysis of target cells by natural killer (NK) cells and by some cytotoxic T cells occurs unless prevented by inhibitory receptors that recognize MHC class I on target cells. Human NK cells express a p58 inhibitory receptor specific for HLA-C. We report association of the tyrosine phosphatase HCP with the p58 receptor in NK cells. HCP association was dependent on tyrosine phosphorylation of p58. Phosphotyrosyl peptides corresponding to the p58 tail bound and activated HCP in vitro. Furthermore, introduction of an inactive mutant HCP into an NK cell line prevented the p58-mediated inhibition of target cell lysis. These data imply that the inhibitory function of p58 is dependent on its tyrosine phosphorylation and on recruitment and activation of HCP.

Recognition of major histocompatibility class I molecules on target cells by natural killer (NK) cells confers selective protection from NK-mediated lysis. Cross-linking of the p58 NK receptor, involved in the recognition of HLA-C alleles, delivers a negative signal that prevents target cell lysis. Molecular cloning of the p58 NK receptor reported here revealed a new member of the immunoglobulin superfamily. Five distinct p58 receptors, with sequence diversity in the immunoglobulin-related domains, were identified in a single individual. All NK clones tested expressed at least one p58 member. Three different types of transmembrane and cytoplasmic domains exist, even among receptors with closely related extracellular domains. These data revealed a repertoire of NK cells with clonally distributed p58 receptors exhibiting diversity in both extracellular and intracellular domains.

A subset of prolyl oligopeptidases, including dipeptidyl-peptidase IV (DPP IV or CD26, EC 3.4.14.5 ), specifically cleave off N-terminal dipeptides from substrates having proline or alanine in amino acid position 2. This enzyme activity has been implicated in the regulation of the biological activity of multiple hormones and chemokines, including the insulinotropic peptides glucagon-like peptide 1 (GLP-1) and glucose-dependent insulinotropic polypeptide (GIP). Targeted inactivation of the CD26 gene yielded healthy mice that have normal blood glucose levels in the fasted state, but reduced glycemic excursion after a glucose challenge. Levels of glucose-stimulated circulating insulin and the intact insulinotropic form of GLP-1 are increased in CD26 −/− mice. A pharmacological inhibitor of DPP IV enzymatic activity improved glucose tolerance in wild-type, but not in CD26 −/− , mice. This inhibitor also improved glucose tolerance in GLP-1 receptor −/− mice, indicating that CD26 contributes to blood glucose regulation by controlling the activity of GLP-1 as well as additional substrates. These data reveal a critical role for CD26 in physiological glucose homeostasis, and establish it as a potential target for therapy in type II diabetes.

Abstract Cytotoxicity of human NK cells is under negative control of killer cell Ig-like receptors (KIR) specific for HLA class I. To determine the specificity of five KIR containing two Ig domains (KIR2D), direct binding of soluble recombinant KIR2D to a panel of HLA class I transfectants was assayed. One soluble KIR2D, derived from an inhibitory receptor with a long cytoplasmic tail (KIR2DL1), bound to HLA-C allotypes containing asparagine 77 and lysine 80 in the heavy chain, as expected, since these allotypes inhibit lysis by NK cells expressing KIR2DL1. Surprisingly, another KIR2D (KIR2DL2), which inhibits NK lysis of cells expressing HLA-C molecules with serine 77 and asparagine 80, bound to HLA-C allotypes carrying either amino acid motif. Expression of the KIR2DL receptors in NK cells using recombinant vaccinia viruses confirmed these patterns of recognition, and identified KIR2DL3 as another KIR reacting with both groups of HLA-C allotypes. Mutagenesis of amino acid 44 in KIR2DL1 and KIR2DL2 suggested this residue controls the affinity of KIR for the 77/80 motif of HLA-C molecules. Two other soluble KIR2D, derived from noninhibitory receptors with short cytoplasmic tails (KIR2DS), did not bind to any of the HLA class I allotypes tested. One of these receptors (KIR2DS2) is closely related in sequence to KIR2DL2. Substitution of tyrosine 45 with the phenylalanine conserved in other KIR was sufficient to permit specific binding of KIR2DS2 to HLA-C. These results show that KIR2DL receptors are specific for HLA-C, but that recognition of HLA-C allotypes appears more permissive than indicated by previous functional experiments.

Abstract Inhibitory-cell killer immunoglobulin-like receptors (KIR) negatively regulate natural killer (NK) cell–mediated killing of HLA class I–expressing tumors. Lack of KIR-HLA class I interactions has been associated with potent NK-mediated antitumor efficacy and increased survival in acute myeloid leukemia (AML) patients upon haploidentical stem cell transplantation from KIR-mismatched donors. To exploit this pathway pharmacologically, we generated a fully human monoclonal antibody, 1-7F9, which cross-reacts with KIR2DL1, -2, and -3 receptors, and prevents their inhibitory signaling. The 1-7F9 monoclonal antibody augmented NK cell–mediated lysis of HLA-C–expressing tumor cells, including autologous AML blasts, but did not induce killing of normal peripheral blood mononuclear cells, suggesting a therapeutic window for preferential enhancement of NK-cell cytotoxicity against malignant target cells. Administration of 1-7F9 to KIR2DL3-transgenic mice resulted in dose-dependent rejection of HLA-Cw3–positive target cells. In an immunodeficient mouse model in which inoculation of human NK cells alone was unable to protect against lethal, autologous AML, preadministration of 1-7F9 resulted in long-term survival. These data show that 1-7F9 confers specific, stable blockade of KIR, boosting NK-mediated killing of HLA-matched AML blasts in vitro and in vivo, providing a preclinical basis for initiating phase 1 clinical trials with this candidate therapeutic antibody.