小麦致敏糖蛋白结构表征及非酶糖基化对其糖基结构和致敏性影响的研究

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小麦(Triticum aestivum)作为一种大众熟知的致敏性食物,会引发各类过敏症状,严重影响着过敏患者的生活质量。蛋白的天然N-糖基结构和加工过程中的非酶糖基化都因为和过敏密切相关而备受关注。然而,由于糖基结构的复杂性,关于小麦过敏原中的N-糖基结构的研究以及非酶糖基化处理对N-糖基结构影响的研究较少,N-糖基结构致敏的内在机制也尚不清晰。同时中国小麦过敏的相关研究还比较匮乏,不利于小麦过敏研究的进一步开展。基于研究现状,本课题致力于研究中国春小麦可溶性糖蛋白的N-糖基结构,以及加工中的非酶糖基化修饰对其原有N-糖基结构和致敏性的影响,进一步深入分析糖基结构致敏的内在机制。主要研究内容如下:(1)从中国春小麦中提取获得可溶性蛋白,采用酶联免疫吸附法(Enzymelinked immuno sorbent assay,ELISA)分析其致敏性,结果显示,中国春小麦可溶性蛋白具有较强的致敏性。通过Hitrap Con A 4B亲和层析柱和Superdex 200凝胶过滤层析柱纯化得到名为球蛋白-1 S(Globulin-1 S allele,GSA)的小麦主要可溶性糖蛋白。通过ELISA和蛋白免疫印迹法(Western Blot)分析GSA和De-N-GSA(去N-糖基化GSA)的致敏性,结果显示,去N-糖链处理降低了GSA的致敏性,说明N-糖链结构是影响GSA致敏性的重要因素。通过反相液相色谱-串联质谱(Reversed phase liquid chromatography-tandem mass spectrometry,RPLC-MS/MS)法分析GSA的N-糖基结构,结果表明,GSA含有一个糖基化位点、一条糖肽、六条糖链,GSA蛋白中高甘露糖型占比在67%左右。(2)通过干法非酶糖基化修饰处理GSA,制备得到六种非酶糖基化GSA(Ne G-GSA),通过十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(Sodium dodecyl sulfatepolyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)分析发现,Ne G-GSA蛋白分子量均有提高;通过自由氨基含量分析发现,Ne G-GSA自由氨基含量均降低;通过内源荧光光谱分析发现,Ne G-GSA荧光峰值均有降低。进一步采用ELISA和Western Blot分析Ne G-GSA与免疫球蛋白(Immune globulin,Ig)E的结合能力,分析结果显示,Ne G-GSA的Ig E结合能力相较GSA降低。通过RPLC-MS/MS分析Ne G-GSA的N-糖基结构,结果发现,Ne G-GSA的N-糖基结构中高甘露糖型比例上升,甘露糖含量提高。(3)从基因水平上进一步分析非酶糖基化修饰对GSA致敏性的影响。在GSA刺激下,CMT93细胞中的TSLP、IL-25、IL-33,脾脏细胞中的IL-4、GATA3、INF-γ、IL-17A、TGF-β以及DC2.4细胞中的TNF-α的基因表达水平显著上调,而Ne GGSA刺激后这些基因的表达水平相比GSA显著下降。这些结果证明,GSA具有致敏性,而非酶糖基化处理降低了GSA的致敏性。进一步构建DC2.4细胞模型,通过荧光显微镜镜检、基因敲减、流式细胞术等方法探究N-糖基结构变化影响致敏性的内在机制。分析结果发现,Ne G-GSA甘露糖含量增加可以提高甘露糖受体(Mannose receptor,MR)和树突状细胞特异性细胞间黏附分子3(Dendritic cell-specific intercellular adhesion molecule 3-grabbing nonintegrin,DC-SIGN)的表达,从而抑制了TNF-α的表达,同时降低了对T细胞分化的刺激。
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