Allergenic and physico-chemical properties of parvalbumins

• Main Author: Griesmeier, Ulrike
• Format: Thesis
• Language: unknown
• Published: 2009
• Subjects: 42.13 Molekularbiologie; Nahrunsmittelallergie / Fischallergie / Parvalbumin / Kabeljau / Flügelbutt / Schwertfisch / Karpfen / Kreuzreaktivität / Stabilität; Food allergy / fish Allergy / parvalbumin / cod / whiff / swordfish / carp / cross-reactivity / stability; Gadus morhua; kabeljau
• Online Access: http://othes.univie.ac.at/5332/

In Küstenländern ist die, durch IgE Antikörper vermittelte, allergische Reaktion gegen Fisch sehr häufig. Die Aufnahme von Fisch kann schwere Symptome in Fischallergikern auslösen. In unserer Studie haben wir die Beta-Parvalbumine von Kabeljau (Gadus morhua) und Karpfen (Cyprinus carpio) kloniert und exprimiert und das natürliche Beta-Parvalbumin von Kabeljau gereinigt. Biochemische immunologische Charakterisierungen zeigten eine Ähnlichkeit der Sekundärstruktur der Parvalbumine und eine vergleichbare IgE-Reaktivität auf natürliche und rekombinante Proteine. Das Ergebnis dieser Studie ergab vergleichbare Resultate bei der Biochemischen und allergenen Charakterisierung von rekombinanten und natürlichen Parvalbuminen. Es wird oft über Polysensibilisierung von Fischallergikern auf mehrere Fischarten berichtet, die wahrscheinlich durch die Kreuzreaktivität ihrer Parvalbumine erklärt werden kann. Trotzdem zeigen einige Studien Thunfisch und Schwertfisch auf, die geringere allergische Reaktion auslösen. Wir haben die Kreuzreaktivität und die allergene Wirkung von Kabeljau, Flügelbutt (Lepidorhombus whiffiagonis) und Schwertfisch (Xiphias gladius) untersucht. Die IgE-Reaktivität auf das Proteinextrakt von Schwertfisch war geringer als auf Kabeljau- und Flügelbuttextrakt. Wir stellten eine hohe Kreuzreaktivität und eine vergleichbare Sequenzidentität der Parvalbumine fest. Die geringere Allergenität von Schwertfisch erklärten wir durch die niedrigere Expressionsrate von Parvalbumin in diesem Fisch. Ein weiterer Themenbereich beschäftigt sich mit der Stabilität von Lep w 1, den Hauptallergen von Flügelbutt. Wir untersuchten die Stabilität des Proteins gegen Hitze und während des Verdauvorganges. Das Allergen war Kalzium gebunden thermisch stabil. Die Kalziumbindung wirkte sich nicht auf die IgE-Reaktivität aus. Der gekochte Proteinextrakt zeigte erhöhte IgE-reaktivität und war stabiler im Verdau durch Pepsin. Die Stabilität gegenüber der thermischen Denaturierung und die Bildung von Proteinaggregaten in gekochten Fisch, die teilweise im in vitro gastrischen Verdau stabil waren, kann die hohe Allergenität von Flügelbutt begründen. Die Identifizierung und Charakterisierung von Fischallergenen, Studien deren Kreuzreaktivität und dessen physiochemische Eigenschaften können einen Beitrag zum besseren Verständnis leisten, warum diese Proteine Allergie auslösen können. IgE-mediated food allergy to fish is frequent in coastal countries is fish. Following ingestion, in severe cases fatal anaphylaxis can be induced. In this study, we cloned and expressed cDNAs encoding cod (Gadus morhua) and carp (Cyprinus carpio) beta-parvalbumins and purified natural cod beta-parvalbumin. Biochemical and immunological characterizations revealed a similarity of their overall secondary structure and a comparable IgE reactivity to the natural and to the recombinant proteins. Natural and recombinant parvalbumins displayed comparable biochemical properties and allergenic activity. Furthermore, polysensitization to various fish species is frequently reported possibly due to the cross-reactivity of their parvalbumins. Nevertheless, some studies indicate the existence of low allergenic fish such as tuna and swordfish. We compare the cross-reactivity and allergenicity of the purified natural parvalbumins from cod, whiff (Lepidorhombus whiffiagonis) and swordfish (Xiphias gladius). We found fewer patients’ IgE reactive to swordfish as to cod and whiff protein extrakt. We observed a high cross-reactivity and comparable sequence identities of the three parvalbumins. The low allergenicity of swordfish is due to the lower expression levels of its parvalbumins. A further report describes the stability of Lep w 1, the major allergen of whiff. Purified calcium-bound Lep w 1 was thermally stable. Calcium depletion and acidic conditions resulted in structural changes, however the allergen retained its full IgE binding ability. A higher number of IgE reactive bands and a higher resistance to pepsinolysis were observed in the cooked fish extract. It is likely that the observation of stability of Lep w 1 to thermal denaturation and the formation of protein aggregates in cooked fish, partially resistant to in vitro gastric digestion, explain the high allergenicity of whiff. In conclusion, identification and characterization of fish parvalbumins, their cross-reactivity and physiochemical properties will contribute to a better understanding why these proteins are able to elicit allergic reactions.