mimmunМедицинская иммунологияMedical Immunology (Russia)1563-06252313-741XSPb RAACI10.15789/1563-0625-COT-3360mimmun-3360Research ArticleКРАТКИЕ СООБЩЕНИЯSHORT COMMUNICATIONSХАРАКТЕРИСТИКА АЛЛЕРГЕННОГО ПОТЕНЦИАЛА КЛИНИЧЕСКИ ЗНАЧИМОГО АЛЛЕРГЕНА КЛУБНИКИ КЛАССА PR-10CHARACTERISTICS OF THE ALLERGENIC POTENTIAL OF CLINICALLY SIGNIFICANT STRAWBERRY ALLERGEN OF CLASS PR-10МельниковаД. Н.NikolaevnaM. D.

PhD in Chemistry, Senior Researcher

SEC, Shemyakin-Ovchinnikov Institute of bioorganic chemistry

d_n_m_@mail.ruФинкинаЕ. И.FinkinaE. I.

PhD in Chemistry, Senior Researcher

SEC, Shemyakin-Ovchinnikov Institute of bioorganic chemistr

finkina@mail.ruБогдановИ. В.BogdanovI. V.

PhD in Chemistry, Senior Researcher

SEC, Shemyakin-Ovchinnikov Institute of bioorganic chemistry

contraton@mail.ruОвчинниковаТ. В.OvchinnikovaT. V.

Doctor of Chemical SciencesHead of Department

SEC, Shemyakin-Ovchinnikov Institute of bioorganic chemistry

ovch@bk.ruГосударственный научный центр Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук, г. Москва; Московский физико-технический институт (Национальный исследовательский университет), г. МоскваРоссияFederal State Budgetary Scientific Institution of the Russian Federation, State Scientific Center of the Russian Federation, Academicians M.M. Shemyakin and Yu.A. Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences; Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University)Russian FederationГосударственный научный центр Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук, г. МоскваРоссияFederal State Budgetary Scientific Institution of the Russian Federation, State Scientific Center of the Russian Federation, Academicians M.M. Shemyakin and Yu.A. Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry of the Russian Academy of SciencesRussian Federation20190502202600Online First3360Copyright © Мельникова Д.Н., Финкина Е.И., Богданов И.В., Овчинникова Т.В., 20192019Мельникова Д.Н., Финкина Е.И., Богданов И.В., Овчинникова Т.В.Nikolaevna M.D., Finkina E.I., Bogdanov I.V., Ovchinnikova T.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.mimmun.ru/mimmun/article/view/3360

Несмотря на свою экономическую значимость и пользу, клубника (Fragaria × ananassa) может вызывать аллергические реакции, опосредованные IgE, преимущественно проявляющиеся синдромом оральной аллергии. Основным фактором сенсибилизации служит аллерген Fra a 1. Этот белок входит в семейство PR-10 (белки, связанные с патогенезом) и гомологичен по своей структуре мажорному аллергену пыльцы берёзы Bet v 1. В данной работе оценивался аллергенный потенциал аллергена клубники Fra a 1, а также анализировались изменения его структурно-функциональных характеристик под влиянием термической обработки. В рамках работы был получен рекомбинантный аллерген клубники Fra a 1, методом флуоресцентной спектроскопии впервые показана его способность связывать широкий спектр жирных кислот, что подтвердило функциональную активность рекомбинантного аналога. Методом кругового дихроизма показано, что нагревание до 98°C вызывает необратимые изменения вторичной структуры белка. С использованием метода иммуноферментного анализа было продемонстрировано, что предварительное кипячение (99°C, 15 мин) приводит к статистически значимому, но частичному ( <30%) снижению способности Fra a 1 связывать перекрестно-реагирующие поликлональные анти-Bet v 1 IgG, в то время как связывание со специфическими IgE из сывороток пациентов с пыльцево-пищевой аллергией снижалось лишь в половине случаев. Исследование кинетики протеолиза выявило быструю деградацию аллергена пепсином in vitro, которая не ускорялась при его предварительном прогревании. При этом Fra a 1 проявил относительную устойчивость к расщеплению лизосомальными ферментами макрофагов человека in vitro по сравнению с Bet v 1 березы и Gly m 4 сои. Полученные данные свидетельствуют о частичной термостабильности аллергена Fra a 1, его способности сохранять IgE-связывающую активность у части сенсибилизированных лиц после нагревания и о характеристиках протеолитической деградации, которые могут модулировать его иммуногенность. Результаты работы важны для оценки рисков, связанных с употреблением термически обработанной клубники, и разработки стратегий снижения аллергенности.

Despite its economic importance and health benefits, strawberries (Fragaria × ananassa) can cause IgE-mediated allergic reactions, primarily manifesting as oral allergy syndrome. The primary sensitizing factor is the allergen Fra a 1. This protein is a member of the PR-10 (pathogenesis-related proteins) family and is structurally homologous to the major birch pollen allergen Bet v 1. This study assessed the allergenic potential of the strawberry allergen Fra a 1 and analyze the effect of heat treatment on its structural and functional properties. A recombinant allergen, Fra a 1, was obtained. Fluorescence spectroscopy demonstrated the protein's ability to bind a wide range of fatty acids, confirming the functional activity of the recombinant analogue. Circular dichroism demonstrated that heating to 98°C causes irreversible changes in the protein's secondary structure. Enzyme-linked immunosorbent assay demonstrated that pre-boiling (99°C, 15 min) leads to a statistically significant but partial (up to 30%) reduction in the ability of Fra a 1 to bind cross-reactive polyclonal anti-Bet v 1 IgG, while binding to specific IgE from sera of patients with pollen and food allergy decreased in only half the cases. A study of proteolysis kinetics revealed rapid degradation of the allergen by pepsin in vitro, which was not accelerated by preheating. Furthermore, Fra a 1 exhibited relative resistance to digestion by lysosomal enzymes of human macrophages in vitro compared to birch Bet v 1 and soybean Gly m 4. These data indicate partial thermal stability of the Fra a 1 allergen, its ability to retain IgE-binding activity in some sensitized individuals after heating, and characteristics of proteolytic degradation that may modulate its immunogenicity. The results of the study are important for assessing the risks associated with the consumption of heat-treated strawberries and developing strategies to reduce allergenicity.

аллерген клубники Fra a 1аллергияперекрестная реактивностьтермостабильностьпротеолитическая деградация.strawberry allergen Fra a 1allergycross-reactivitythermostabilityproteolytic degradation.Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 23-75-10116).This work was supported by the Russian Science Foundation (project no. 23-75-10116).ReferencesBohle B.; Zwölfer B.; Heratizadeh A.; Jahn-Schmid B.; Antonia Y.D.; Alter, M.; Keller, W.; Zuidmeer, L.; van Ree, R.; Wer-fel, T.; Ebner, C. Cooking birch pollen-related food: divergent consequences for IgE- and T cell-mediated reactivity in vitro and in vivo. J Allergy Clin Immunol., 2006, Vol. 118, no.1, pp. 242-249. - DOI: 10.1016/j.jaci.2006.03.011Franz-Oberdorf K., Eberlein B., Edelmann K., Hücherig S., Besbes F., Darsow U., Ring J., Schwab W. Fra a 1.02 is the most potent isoform of the Bet v 1-like allergen in strawberry fruit. J. Agric. Food Chem., 2016, Vol. 64, no.18, pp. 3688–3696.Egger M., Jürets A.,Wallner M., Briza P., Ruzek S., Hainzl S., Pichler U., Kitzmüller C., Bohle B., Huber C.G., Ferreira F. Assessing protein immunogenicity with a dendritic cell line-derived endolysosomal degradome. PLoS One, 2011, Vol. 6, no. 2, pp. 17278 - https://doi.org/10.1371/journal.pone.0017278Orozco-Navarrete B., Kaczmarska Z., Dupeux F., Garrido-Arandia M., Pott D., Díaz Perales A., Casañal A., Márquez J. A., Valpuesta V., Merchante C. Structural bases for the allergenicity of Fra a 1.02 in strawberry fruits. Agric. Food Chem. 2020, Vol. 68, pp.10951−1096.Finkina E.I., Bogdanov I.V., Ziganshin R.H., Strokach N.N., Melnikova D.N., Toropygin I.Y., Matveevskaya N.S., Ovchinnikova T.V. Structural and Immunologic Properties of the Major Soybean Allergen Gly m 4 Causing Anaphylaxis. Int. J. Mol. Sci., 2022, Vol. 23, pp. 15386.Finkina E.I., Melnikova D.N., Bogdanov I.V., Ovchinnikova T.V. Plant pathogenesis-related proteins PR-10 and PR-14 as components of innate immunity system and ubiquitous allergens. Curr. Med. Chem., 2017, Vol. 24, pp.1772–1787.- https://doi.org/10.3390/ijms232315386Bohle B., Zwölfer B., Heratizadeh A., Jahn-Schmid B., Antonia Y.D., Alter, M., Keller, W., Zuidmeer, L., van Ree, R., Wer-fel, T., Ebner, C. Cooking birch pollen-related food: divergent consequences for IgE- and T cell-mediated reactivity in vitro and in vivo. J Allergy Clin Immunol., 2006, Vol. 118, no.1, pp. 242-249.Finkina E.I., Danilova Y.D., Melnikova D.N., Ovchinnikova T.V., Bogdanov I.V. Sensitization potential of the major soybean allergen Gly m 4 and its cross-reactivity with the birch pollen allergen Bet v 1. Int. J. Mol. Sci., 2025, Vol.26, no.7, pp. 2932; - https://doi.org/10.3390/ijms26072932Johansen P., Senti G., Gómez J.M.M., Wüthrich B., Bot A., Kündig T.M. Heat denaturation, a simple method to improve the immunotherapeutic potential of allergens. Eur. J. Immunol., 2005, Vol. 35, pp. 3591–3598.Finkina E.I., Melnikova D.N., Bogdanov I.V., Ovchinnikova T.V. Plant pathogenesis-related proteins PR-10 and PR-14 as components of innate immunity system and ubiquitous allergens. Curr. Med. Chem., 2017, Vol. 24, pp.1772–1787.Finkina E.I., Danilova Y.D., Melnikova D.N., Ovchinnikova T.V., Bogdanov I.V. Sensitization potential of the major soybean allergen Gly m 4 and its cross-reactivity with the birch pollen allergen Bet v 1. Int. J. Mol. Sci., 2025, Vol.26, no.7, pp. 2932.- DOI: 10.2174/0929867323666161026154111Mogensen J. E., Wimmer R., Larsen J.N., Spangfort M.D., Otzen D.E. The major birch allergen, Bet v 1, shows affinity for a broad spectrum of physiological ligands. The Journal of Biological Chemistry, 2002, Vol. 277, pp. 23684-23692.Franz-Oberdorf K., Eberlein B., Edelmann K., Hücherig S., Besbes F., Darsow U., Ring J., Schwab W. Fra a 1.02 is the most potent isoform of the Bet v 1-like allergen in strawberry fruit. J. Agric. Food Chem., 2016, Vol. 64, no.18, pp. 3688–3696Finkina E.I., Bogdanov I.V., Ziganshin R.H., Strokach N.N., Melnikova D.N., Toropygin I.Y., Matveevskaya N.S., Ovchinnikova T.V. Structural and Immunologic Properties of the Major Soybean Allergen Gly m 4 Causing Anaphylaxis. Int. J. Mol. Sci., 2022, Vol. 23, pp. 15386.- https://doi.org/10.1021/acs.jafc.6b00488Ma S., Sicherer S. H., Nowak-Wegrzyn A. A survey on the management of pollen-food allergy syndrome in allergy practices. J. Allergy Clin. Immunol., 2003, Vol. 112, no.4, pp. 784–788.Johansen P., Senti G., Gómez J.M.M., Wüthrich B., Bot A., Kündig T.M. Heat denaturation, a simple method to improve the immunotherapeutic potential of allergens. Eur. J. Immunol., 2005, Vol. 35, pp. 3591–3598.Kosma P., Sjölander S., Landgren E., Borres M.P., Hedlin G. Severe reactions after the intake of soy drink in birch pollen-allergic children sensitized to Gly m 4. Acta Paediatr,. 2011, Vol. 100, pp. 305-306.- https://doi.org/10.1002/eji.200535076Munoz C., Hoffmann T., Escobar N. M., Ludemann F., Botella M. A, V. Valpuest, and W. Schwab, The strawberry fruit Fra a allergen functions in flavonoid biosynthesis. Molecular Plant, Vol. 3, no. 1, pp. 113–124.Kosma P., Sjölander S., Landgren E., Borres M.P., Hedlin G. Severe reactions after the intake of soy drink in birch pollen-allergic children sensitized to Gly m 4. Acta Paediatr., 2011, Vol. 100, pp. 305-306. - DOI: 10.1111/j.1651-2227.2010.02049.xMelnikova D.N., Finkina E.I, Potapov A.E., Danilova Y.D., Toropygin I.Y., Matveevskaya N.S., Ovchinnikova TV., Bogdanov I.V. Structural and immunological features of PR-10 allergens: focusing on the major alder pollen allergen Aln g 1. Int J Mol Sci., 2024, Vol. 25. no. 9, pp. 4965.Ma S., Sicherer S. H., Nowak-Wegrzyn A. A survey on the management of pollen-food allergy syndrome in allergy practices. J. Allergy Clin. Immunol., 2003, Vol. 112, no.4, pp. 784–788.Egger M., Jürets A.,Wallner M., Briza P., Ruzek S., Hainzl S., Pichler U., Kitzmüller C., Bohle B., Huber C.G., Ferreira F. Assessing protein immunogenicity with a dendritic cell line-derived endolysosomal degradome. PLoS One, 2011, Vol. 6, no. 2, pp. 17278.- DOI: 10.1016/s0091-6749(03)02008-6- DOI: 10.1016/s0091-6749(03)02008-6Melnikova D.N., Finkina E.I, Potapov A.E., Danilova Y.D., Toropygin I.Y., Matveevskaya N.S., Ovchinnikova TV., Bogdanov I.V. Structural and immunological features of PR-10 allergens: focusing on the major alder pollen allergen Aln g 1. Int J Mol Sci., 2024, Vol. 25. no. 9, pp. 4965. - https://doi.org/10.3390/ijms25094965Melnikova D.N., Finkina E.I, Potapov A.E., Danilova Y.D., Toropygin I.Y., Matveevskaya N.S., Ovchinnikova TV., Bogdanov I.V. Structural and immunological features of PR-10 allergens: focusing on the major alder pollen allergen Aln g 1. Int J Mol Sci., 2024, Vol. 25. no. 9, pp. 4965. - https://doi.org/10.3390/ijms25094965Mogensen J. E., Wimmer R., Larsen J.N., Spangfort M.D., Otzen D.E. The major birch allergen, Bet v 1, shows affinity for a broad spectrum of physiological ligands. The Journal of Biological Chemistry, 2002, Vol. 277, pp. 23684-23692. - DOI: 10.1074/jbc.M202065200Mogensen J. E., Wimmer R., Larsen J.N., Spangfort M.D., Otzen D.E. The major birch allergen, Bet v 1, shows affinity for a broad spectrum of physiological ligands. The Journal of Biological Chemistry, 2002, Vol. 277, pp. 23684-23692. - DOI: 10.1074/jbc.M202065200Munoz C., Hoffmann T., Escobar N. M., Ludemann F., Botella M. A, V. Valpuest, and W. Schwab, The strawberry fruit Fra a allergen functions in flavonoid biosynthesis. Molecular Plant, Vol. 3, no. 1, pp. 113–124. - DOI:10.1093/mp/ssp087Munoz C., Hoffmann T., Escobar N. M., Ludemann F., Botella M. A, V. Valpuest, and W. Schwab, The strawberry fruit Fra a allergen functions in flavonoid biosynthesis. Molecular Plant, Vol. 3, no. 1, pp. 113–124. - DOI:10.1093/mp/ssp087Orozco-Navarrete B., Kaczmarska Z., Dupeux F., Garrido-Arandia M., Pott D., Díaz Perales A., Casañal A., Márquez J. A., Valpuesta V., Merchante C. Structural bases for the allergenicity of Fra a 1.02 in strawberry fruits. J. Agric. Food Chem. 2020, Vol. 68, pp.10951−1096. - DOI: 10.1021/acs.jafc.9b05714Orozco-Navarrete B., Kaczmarska Z., Dupeux F., Garrido-Arandia M., Pott D., Díaz Perales A., Casañal A., Márquez J. A., Valpuesta V., Merchante C. Structural bases for the allergenicity of Fra a 1.02 in strawberry fruits. J. Agric. Food Chem. 2020, Vol. 68, pp.10951−1096. - DOI: 10.1021/acs.jafc.9b05714

The authors declare that there are no conflicts of interest present.