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

espanolLa alergia a alimentos afecta aproximadamente a un 5% de la poblacion. Los alimentos de origen vegetal tienen un gran impacto en la nutricion humana, pero al mismo tiempo constituyen importantes fuentes alergenicas. Las proteinas de almacenamiento de las semillas se han descrito como alergenos principales en varios alimentos muy consumidos y relacionados con sintomas graves como la anafilaxia. Es el caso de las albuminas 2S, cuyas propiedades estructurales podrian dar explicacion a su capacidad alergenica. El objetivo de esta tesis doctoral es profundizar en el conocimiento del papel de estas proteinas de reserva en el desarrollo de alergias a alimentos de origen vegetal, mediante el estudio de las albuminas 2S aisladas de varios frutos secos y semillas desde un punto de vista bioquimico e inmunologico, ademas de su empleo como herramientas diagnosticas y preventivas. En un primer bloque de resultados se procedio al aislamiento e identificacion de las albuminas 2S a partir de doce tipos de frutos secos y semillas. La caracterizacion de su estructura mediante tecnicas experimentales y computacionales puso de manifiesto que, aunque con baja identidad a nivel de secuencia de aminoacidos, se trata de proteinas todas ellas compactas con una estructura tridimensional muy conservada, predominando la estructura helicoidal resistente a altas temperaturas. Se piensa que los epitopos lineales y estructurales desempenan papeles diferentes en los procesos de sensibilizacion y reactividad cruzada. En un segundo bloque se llevaron a cabo los estudios inmunologicos con sueros de individuos alergicos permitieron esclarecer la correlacion entre los perfiles de sensibilizacion y los sintomas desarrollados por los pacientes, poniendo de manifiesto como la sensibilizacion a las albuminas 2S se correlacionaba con el desarrollo de sintomas graves como la anafilaxia. Ademas de mostrar el potencial de las proteinas de almacen de la semilla como marcadores de reactividad cruzada entre fuentes filogeneticamente relacionadas como el pistacho y el anacardo o la calabaza y el melon, asi como geneticamente distantes como el pinon 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 interaccion con estos alergenos de alimentos, empleando como modelo Sin a 1, el alergeno principal de las semillas de mostaza amarilla, observando que su presencia inducia la activacion de las celulas epiteliales y la secrecion de mediadores pro-alergenicos, como IL-33 y CCL20. El co-cultivo de las celulas epiteliales con celulas dendriticas obtenidas de donantes pusieron de manifiesto el efecto inmunomodulador del epitelio sobre el sistema inmune a nivel de las celulas dendriticas, interrumpido por el alergeno, induciendo un aumento de la expresion de marcadores de activacion. Aparte de su uso en el diagnostico y experimental, las caracteristicas estructurales de las albuminas 2S las hacen unas candidatas idoneas para el diseno de plataformas de deteccion. Es por eso que, en un cuarto bloque de resultados se ha descrito el desarrollo del primer inmunosensor electroquimico para la deteccion selectiva y cuantitativa de Sin a 1, siendo un sistema mucho mas sensible y selectivo para la deteccion de este alergeno que otros desarrollados previamente, con el fin de mejorar el etiquetado de los alimentos y que faciliten al paciente el evitar la fuente alergenica. En conclusion, la obtencion de un panel de albuminas 2S alergenicas bien caracterizadas ha permitido estudiar su correlacion con la gravedad de los sintomas, asi como de reactividad cruzada entre distintas fuentes biologicas. Sus caracteristicas estructurales e inmunologicas las convierten en candidatas muy atractivas para su empleo no solo como herramientas clinicas sino tambien para el modelado de enfermedades alergicas alimentarias y el diseno de nuevas tecnologias para su deteccion en preparados alimenticios complejos. EnglishIncidence 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...