Seed storage proteins: molecular and immunological perspectives of plant-derived food allergy

• Autores: Cristina Bueno Díaz
• Directores de la Tesis: María Teresa Villalba Díaz (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Complutense de Madrid ( España ) en 2021
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Proteínas de almacén de la semilla: perspectivas moleculares e inmunológicas de la alergia a alimentos de origen vegetal
• Tribunal Calificador de la Tesis: Francisco Javier Turnay Abad (presid.), María Belén Yélamos López (secret.), Beatriz Cabanillas Martin (voc.), María Belén de la Hoz Caballer (voc.), Linette Willemsen (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Bioquímica, Biología Molecular y Biomedicina por la Universidad Complutense de Madrid
• Materias:
  • Química
    • Bioquímica
      • Proteínas
  • Ciencias médicas
    • Patología
      • Alergias
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Docta Complutense
• Resumen
  • español

    La alergia a alimentos afecta aproximadamente a un 5% de la población. Los alimentos de origen vegetal tienen un gran impacto en la nutrición humana, pero al mismo tiempo constituyen importantes fuentes alergénicas. Las proteínas de almacenamiento de las semillas se han descrito como alérgenos principales en varios alimentos muy consumidos y relacionados con síntomas graves como la anafilaxia. Es el caso de las albúminas 2S, cuyas propiedades estructurales podrían dar explicación a su capacidad alergénica. El objetivo de esta tesis doctoral es profundizar en el conocimiento del papel de estas proteínas de reserva en el desarrollo de alergias a alimentos de origen vegetal, mediante el estudio de las albúminas 2S aisladas de varios frutos secos y semillas desde un punto de vista bioquímico e inmunológico, además de su empleo como herramientas diagnósticas y preventivas.

    En un primer bloque de resultados se procedió al aislamiento e identificación de las albúminas 2S a partir de doce tipos de frutos secos y semillas. La caracterización de su estructura mediante técnicas experimentales y computacionales puso de manifiesto que, aunque con baja identidad a nivel de secuencia de aminoácidos, se trata de proteínas todas ellas compactas con una estructura tridimensional muy conservada, predominando la estructura helicoidal resistente a altas temperaturas. Se piensa que los epítopos lineales y estructurales desempeñan papeles diferentes en los procesos de sensibilización y reactividad cruzada.

    En un segundo bloque se llevaron a cabo los estudios inmunológicos con sueros de individuos alérgicos permitieron esclarecer la correlación entre los perfiles de sensibilización y los síntomas desarrollados por los pacientes, poniendo de manifiesto como la sensibilización a las albúminas 2S se correlacionaba con el desarrollo de síntomas graves como la anafilaxia. Además de mostrar el potencial de las proteínas de almacén de la semilla como marcadores de reactividad cruzada entre fuentes filogenéticamente relacionadas como el pistacho y el anacardo o la calabaza y el melón, así como genéticamente distantes como el piñón con la mostaza o la calabaza, o la linaza con el anacardo.

    Por otra parte, se pusieron a punto dos sistemas in vitro del epitelio intestinal y su interacción con estos alérgenos de alimentos, empleando como modelo Sin a 1, el alérgeno principal de las semillas de mostaza amarilla, observando que su presencia inducía la activación de las células epiteliales y la secreción de mediadores pro-alergénicos, como IL-33 y CCL20. El co-cultivo de las células epiteliales con células dendríticas obtenidas de donantes pusieron de manifiesto el efecto inmunomodulador del epitelio sobre el sistema inmune a nivel de las células dendríticas, interrumpido por el alérgeno, induciendo un aumento de la expresión de marcadores de activación.

    Aparte de su uso en el diagnóstico y experimental, las características estructurales de las albúminas 2S las hacen unas candidatas idóneas para el diseño de plataformas de detección. Es por eso que, en un cuarto bloque de resultados se ha descrito el desarrollo del primer inmunosensor electroquímico para la detección selectiva y cuantitativa de Sin a 1, siendo un sistema mucho más sensible y selectivo para la detección de este alérgeno que otros desarrollados previamente, con el fin de mejorar el etiquetado de los alimentos y que faciliten al paciente el evitar la fuente alergénica.

    En conclusión, la obtención de un panel de albúminas 2S alergénicas bien caracterizadas ha permitido estudiar su correlación con la gravedad de los síntomas, así como de reactividad cruzada entre distintas fuentes biológicas. Sus características estructurales e inmunológicas las convierten en candidatas muy atractivas para su empleo no solo como herramientas clínicas sino también para el modelado de enfermedades alérgicas alimentarias y el diseño de nuevas tecnologías para su detección en preparados alimenticios complejos.

  • English

    Incidence of type I hypersensitivity reactions, also known as allergies, has increased in the last decades, affecting nearly 30% of the population in developed countries.This pathology is characterized by an exacerbated immune response against innocuous protein components called allergens promoting diverse symptoms with different severity degree, from rhinitis or local eczema to anaphylactic reactions. One of the greatest antigenic loads that immune system faces comes from food, being the tolerance the common physiological behaviour. Particularly, allergic reactions to food are of clinical interest due to the great impact on health and lifestyle, as they affect approximately 10% of the world’s population. Usually food allergies appear in early life of individuals and, while some are solved during childhood and adolescence (e.g. egg or milk allergy), others persist during the whole life displaying severe reactions that compromise patients’ safety...