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CD4+ T-cell differentiation and function: Unifying glycolysis, fatty acid oxidation, polyamines NAD mitochondria - 05/07/21

Doi : 10.1016/j.jaci.2021.03.033 
Luís Almeida, MSc a, b, , Ayesha Dhillon-LaBrooy, Hons a, b, , Guilhermina Carriche, PhD a, b, Luciana Berod, PhD c, d, , , Tim Sparwasser, MD a, d, ,
a Institute of Medical Microbiology and Hygiene, University Medical Center of the Johannes Gutenberg-University Mainz, Mainz, Germany 
b Institute of Infection Immunology, TWINCORE, Centre for Experimental and Clinical Infection Research (a joint venture between the Hannover Medical School and the Helmholtz Centre for Infection Research), Hannover, Germany 
c Institute for Molecular Medicine Mainz, University Medical Center of the Johannes Gutenberg-University Mainz, Mainz, Germany 
d Research Center for Immunotherapy (FZI), University Medical Center Mainz, Mainz, Germany 

Co-corresponding authors: Tim Sparwasser, MD, Institute of Medical Microbiology and Hygiene, University Medical Center of the Johannes Gutenberg-University Mainz, Mainz 55122, Germany.Institute of Medical Microbiology and HygieneUniversity Medical Center of the Johannes Gutenberg-University MainzMainz55122Germany∗∗Luciana Berod, PhD, Institute for Molecular Medicine Mainz, University Medical Center of the Johannes Gutenberg-University Mainz, Mainz 55122, Germany.Institute for Molecular Medicine MainzUniversity Medical Center of the Johannes Gutenberg-University MainzMainz55122Germany

Abstract

The progression through different steps of T-cell development, activation, and effector function is tightly bound to specific cellular metabolic processes. Previous studies established that T-effector cells have a metabolic bias toward aerobic glycolysis, whereas naive and regulatory T cells mainly rely on oxidative phosphorylation. More recently, the field of immunometabolism has drifted away from the notion that mitochondrial metabolism holds little importance in T-cell activation and function. Of note, T cells possess metabolic promiscuity, which allows them to adapt their nutritional requirements according to the tissue environment. Altogether, the integration of these metabolic pathways culminates in the generation of not only energy but also intermediates, which can regulate epigenetic programs, leading to changes in T-cell fate. In this review, we discuss the recent literature on how glycolysis, amino acid catabolism, and fatty acid oxidation work together with the tricarboxylic acid cycle in the mitochondrion. We also emphasize the importance of the electron transport chain for T-cell immunity. We also discuss novel findings highlighting the role of key enzymes, accessory pathways, and posttranslational protein modifications that distinctively regulate T-cell function and might represent prominent candidates for therapeutic purposes.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Key words : T cell, CD4, metabolism, immunometabolism, mitochondria, antibiotics, polyamine, fatty acid oxidation, arginine

Abbreviations used : AMPK, BATF, C, CD4-TFAMΔ, CPT, EAE, ETC, FA, FAO, FoxP3-TFAMΔ, Gpi1, LC, LDH, LDHA, mtDNA, ND6, ND6mut, OXPHOS, PDH, PPP, RISP KO, SFB, TCA, Teff, Tfam, Tfh, TME, Treg, WT


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 This work was supported by grants from the Deutsche Forschungsgemeinschaft (grant nos. CRC156 and CRC1292).
 Disclosure of potential conflict of interest: The authors declare that they have no relevant conflicts of interest.
 Terms in boldface and italics are detailed in the glossary on page 17.


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Vol 148 - N° 1

P. 16-32 - juillet 2021 Retour au numéro
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