Proteome Profiling of Strawberry and Characterization of a Bet v 1-Homologous Allergen

Abstract

Strawberry (Fragaria ananassa) is an economically important crop, and recognised as an important source of antioxidants and bioactive compounds with health promoting effects. Yet increased incidence of allergy puts a limit to the choice of food for an increasing percentage of the population.



As part of this thesis a strawberry allergen termed Fra a 1 was identified, which is related to a major birch pollen allergen. Allergy against strawberry is thus one of many allergies against fruits, berries and vegetables that are caused by a cross-reaction to the major birch pollen allergen, Bet v 1. The Fra a 1 gene was sequenced and found to have very little variability in amino acid sequence among different strawberry varieties.



In the search for a strawberry variety with low allergenic impact, differential expression analysis using two-dimensional electrophoresis was performed to assess the biological variation. White strawberry varieties, assumed to be tolerated by individuals affected by allergy, were found to be virtually free from the strawberry allergen. A small clinical study including a double-blind placebo-controlled food challenge indicated that the low amount of Fra a 1 in white strawberries is probably clinically relevant.



The allergen content varied between the different red strawberry varieties examined, and also within one single variety, from different producers at different growth sites, showing that searching for low-allergen strawberries must include an assessment of allergen content under several different conditions for each variety.



This thesis work has also contributed to the development of tools for proteomic data analysis, an open source project to facilitate the storage and analysis in proteomic experiments (http://www.proteios.org/) and SPECLUST, a tool for identifying protein isoforms which is available as a web-based application (http://bioinfo.thep.lu.se/speclust.html).

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Denna avhandling visar att jordgubbar innehåller ett allergen, proteinet Fra a 1, som är mycket likt det allergen som orsakar besvär vid björkpollen-allergi. Den som får allergiska besvär av jordgubbar, t.ex. att det kliar och blir irriterat i munhålan och svalget när man äter , har ofta en björkpollen-allergi sen tidigare. Motsvarande allergen finns också i en del andra bär, frukter och grönsaker.



I mitt avhandlingsarbete har jag använt proteomik, en metod som innebär att man samtidigt kan detektera tusentals olika proteiner i ett prov. Alla proteinerna separeras först med elektrofores, vilket ger en bild där de individuella proteinerna syns som prickar. Proteinerna identifieras sedan med hjälp av en mass-spektrometer. En stor mängd data samlas in och lagras i en databas för att kunna analyseras närmare. Mycket tid har lagts ner på att göra data-analysen effektiv och pålitlig. Tillsammans med specialister i bioinformatik (dvs data-analys av biologisk data), har jag till verkat nya datorprogram, PROTEIOS och SPECLUST.



Proteinerna i jordgubbarna har undersökts på detta sätt, och vi har kunnat mäta hur mycket allergenet varierar mellan olika jordgubbar, och hur mycket alla de andra proteinerna varierar. När vi mätte fann vi först att vissa jordgubbs-sorter innehöll mer allergen än andra. Men när vi sedan mätte mängden allergen i en och samma sort, i bär som samlats in från flera olika jordgubbsodlingar, fann vi att en och samma sort kan innehålla olika mycket allergen beroende på varifrån den kom. Likadant förhöll det sig med de andra proteinerna. För att ta fram en låg-allergi jordgubbe med så lite allergen att även allergiker kan äta den måste därför växtförädlarna mäta på bär som odlats på många olika sätt, och de behöver ett snabbt och enkelt sätt att mäta mängden allergen.



Genom att i projektet också sekvensera och renframställa jordgubbs-allergenet Fra a 1 har antikroppar genererats som ska kunna användas för ett sådant enkelt sätt att mäta mängden allergen, med så kallad immunoteknik. Vi har dessutom undersökt den speciella typ av jordgubbar, som är vita och som jordgubbsodlare menar kan vara lämpliga att äta för allergiker. Flera vita sorter visade låga halter av allergenet. I en liten klinisk studie undersöktes personer som fick besvär av röda jordgubbar, och ingen av dem fick besvär av de vita jordgubbarna.



Den ekonomiska betydelsen av jordgubben som gröda är stor och jordgubbar används idag som råvara i många olika livsmedel. Jordgubben innehåller bioaktiva ämnen som anses främja hälsan. I en tid när rekommendationen är ett dagligt intag av bär, frukt och grönsaker för att hålla sig frisk och förlänga livet så finns det en stor grupp människor som har begränsade möjligheter att följa denna rekommendation på grund av allergi. Genom låg-allergi jordgubbar, och låg-allergi-former av andra bär, frukter och grönsaker, kan livskvaliteten för dessa förbättras.

• author: Alm, Rikard
• supervisor: Cecilia Emanuelsson; Jari Häkkinen
• opponent: Professor Humphery-Smith, Ian, Biosystems Informatics Institute, Newcastle upon Tyne, UK
• organization: Biochemistry and Structural Biology
• publishing date: 2007
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Biological Sciences
• keywords: metabolism, Biochemistry, Metabolism, Biokemi, Naturvetenskap, Plant biochemistry, Växtbiokemi, Respiratory system, Andningsorganen, Natural science, biomatematik, Bioinformatics, medical informatics, biomathematics biometrics, Bioinformatik, medicinsk informatik, speclust, proteios, biological variation, phenotypic plasticity, data management, DIGE, sequencing, isoform, allergen, Proteomics, strawberry
• pages: 130 pages
• defense location: Kemicentrum, sal B Getingevägen 60 Lund
• defense date: 2007-05-25 13:15:00
• ISBN: 978-91-7422-152-7
• language: English
• LU publication?: yes
• id: ad69499a-0a44-44a2-8a9f-9a65a274b78f (old id 548607)
• date added to LUP: 2016-04-04 10:07:33
• date last changed: 2022-05-13 08:54:13