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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.5.2022.tde-17042023-145204
Document
Author
Full name
Anne Karoline Rocha Medrado Ventura
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2022
Supervisor
Committee
Santos, Keity Souza (President)
Castro, Fabio Fernandes Morato
Santos, Lucilene Delazari dos
Yang, Ariana Campos
Title in Portuguese
Identificação de novos alérgenos de mandioca (Manihot esculenta)
Keywords in Portuguese
Alérgenos
Frutose-Bifosfato Aldolase
Hipersensibilidade Alimentar
Manihot
Proteoma
Western Blotting
Abstract in Portuguese
A alergia alimentar é uma doença de hipersensibilidade do tipo I que vem crescendo a cada ano principalmente em países em desenvolvimento. Estima-se que mais de 220 milhões de pessoas no mundo sofrem com ela. A situação foi agravada, principalmente, pelo aumento do consumo de alimentos industrializados que, muitas vezes, possuem rotulagem inadequada. A identificação dos alérgenos envolvidos e a elucidação de suas propriedades intrínsecas e padrões de reatividade cruzada têm auxiliado no entendimento dos mecanismos de sensibilização e em como os perfis de alérgenos determinam os diferentes fenótipos. O diagnóstico molecular é essencial para orientar o manejo e a avaliação de risco desses pacientes. A mandioca (Manihot esculenta) é um alimento amplamente consumido na América do Sul, África e Ásia e, além de poder ser consumido cozido ou frito, também pode ser encontrado em outros alimentos como farinhas e amido além de diversos outros alimentos. Pertencente a família das Euforbiáceas, mesma família do látex (Hevea brasiliensis), esta raiz pode causar reações alérgicas com sintomas que variam de leves a graves, tendo um alérgeno descrito, Man e 5, que reage cruzadamente com o alérgeno Hev b 5 do látex. O objetivo deste estudo foi a caracterização do proteoma do extrato de mandioca e identificação das proteínas responsáveis pela sensibilização de pacientes alérgicos a este alimento. Para isso, foi utilizado uma abordagem de shotgun por LC-MS/MS, 1D e 2D-SDS-PAGE seguidos por immunobloting. Foram identificadas 474 proteínas das quais 51 têm potencial alergênico, segundo predição in silico. Ao avaliar a reatividade dos indivíduos à mandioca frente a diferentes frutas para as quais relataram alergia, algumas bandas IgE-reativas foram visualizadas no WB-1D em regiões que poderiam ser alérgenos já descritos. Destacamos, Pers a 1 (abacate), Act d 1, Act d 7 (kiwi) e Mus a 2 (banana), para as quais foram identificadas proteínas homólogas no extrato total que podem ser possíveis novos alérgenos. Seis proteínas foram reconhecidas por IgE no WB-2D: alpha-1,4 glucan phosphorylase, peptidase_S9, cytosol_AP e três homólogos já identificados em outras fontes inclusive em látex: ATP synthase, glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) e fructose-bisphosphate aldolase (FBA). Desses, quatro estão sendo descritos como alérgenos de mandioca pela primeira vez neste estudo. A proteína FBA foi produzida na forma recombinante em células Expi293 e testada por immunoblotting com o soro de 10 indivíduos com alergia à mandioca confirmada, sendo reconhecida por 80% dos indivíduos testados. A molécula recombinante mostrou-se estável à digestão por pepsina e foi reconhecida por indivíduos sem histórico de alergia nem sensibilização ao látex. Este é o primeiro relato de uma proteína IgE-reativa presente na mandioca que não apresenta reatividade cruzada com látex. Além desta, identificamos outros quatro potenciais alérgenos com reatividade cruzada com frutas. A molécula obtida neste estudo pode ser importante para testes diagnósticos in vivo ou, futuramente, em protocolos de dessensibilização, em que o uso de uma molécula isolada, pode produzir resultados mais eficazes quando comparados com extratos, evitando sensibilização secundária
Title in English
Identification of new cassava allergens (Manihot esculenta)
Keywords in English
Allergens
Blotting
Food Hypersensitivity
Fructose-Bisphosphate Aldolase
Manihot
Proteome
Abstract in English
Food allergy is a type I hypersensitivity disease that is growing every year mainly in developing countries. It is estimated that more than 220 million people in the world suffer from it. The situation was aggravated mainly by the increase in the consumption of processed foods that often have inadequate labeling. The identification of the allergens involved and the elucidation of their intrinsic properties and cross-reactivity patterns has helped in the understanding of the mechanisms of sensitization and in how the allergen profiles determine the different phenotypes. Molecular diagnosis is essential in guiding the management and risk assessment of these patients. Cassava (Manihot esculenta) is a food widely consumed in South America, Africa, and Asia. Its consumption can be cooked or fried, it can also be found in other foods, such as flour and starch, and in addition to several other foods. It belongs to the Euphorbiaceae family, the same family as the latex (Hevea brasiliensis). This root can cause allergic reactions with symptoms that range from mild to severe. The objective of this study was the proteome characterization of manioc extract and identification of cassava proteins responsible for the sensitization of patients allergic to this food. For this, it was used a LC-MS/MS shotgun analysis, 1D and 2D-SDS-PAGE followed by immunoblotting. From that, 474 proteins were identified, of which 51 were considered potencially allergenic using an in silico approach. When evaluating the reactivity to cassava compared to different fruits to which the individuals reported allergy, some IgE-reactive bands appeared in the WB-1D in the same regions of allergens already described. Here, we highlight Pers a 1 (avocado), Act d 1, Act d 7 (kiwi) and Mus a 2 (banana), for which homologous proteins were identified in the total extract and that could be possible new allergens. Six proteins were identified, alpha-1,4 glucan phosphorylase, peptidase_S9, cytosol_AP and three homologs already identified in other sources and, also in latex ATP synthase, glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) and fructose-bisphosphate aldolase (FBA). Of these, four are being described as cassava allergens for the first time in this study. The FBA recombinant was produced in Expi293 cells and tested by immunoblotting with the serum of 10 individuals with confirmed cassava allergy, being recognized by 80% of tested sera. The recombinant molecule obtained in this study is resistant to pepsin digestion and was recognized by individuals with no history of latex allergy or sensitization. This is the first report of a cassava IgE-reactive molecule without cross reactivity with latex. It may be important for in vivo diagnostic tests, or future use in desensitization protocols, where the use of an isolated molecule might produce more effective results compared to extracts, avoiding secondary sensitization
 
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Publishing Date
2023-05-05
 
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