《Food Chemistry》:Allergenicity reduction of silkworm pupae allergen Bomb m 6 via ultrasound-assisted xylosylation: Structural disruption and epitope-masking effects
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•超声木糖苷化使Bomb m 6的IgE结合能力降低近一倍。•协同的结构破坏和表位掩蔽作用减弱了其致敏性。•鉴定出20个糖基化位点,其中8个映射到已知的B细胞表位上。•处理后免疫反应从Th2型转变为Treg介导的耐受型。•一种开发更安全、低致敏性蚕蛹蛋白的有效策略。引言全球对
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超声木糖苷化使Bomb m 6的IgE结合能力降低近一倍。
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协同的结构破坏和表位掩蔽作用减弱了其致敏性。
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鉴定出20个糖基化位点,其中8个映射到已知的B细胞表位上。
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处理后免疫反应从Th2型转变为Treg介导的耐受型。
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一种开发更安全、低致敏性蚕蛹蛋白的有效策略。
引言
全球对可持续蛋白质来源的需求日益增长,使人们对食用昆虫的兴趣与日俱增,其中蚕蛹(Bombyx mori)作为一种极具前景的候选物种正脱颖而出。蚕蛹不仅被认可为高质量蛋白质的丰富来源,也是生物活性化合物的来源,这使其在新型食品和营养保健品的应用中具有优势(Karnjanapratum et al., 2022; Liu & Siriamornpun, 2025)。然而,强致敏蛋白的存在构成了其广泛应用的重大障碍,引发了关键的安全性问题(He, He, et al., 2021)。在这些过敏原中,Bomb m 6尤为棘手。作为一种新近表征的过敏原,它具有高度的物理化学稳定性,即使在经过热处理、酸碱水解和模拟消化等传统食品加工技术后,仍能保持其致敏潜力(Yue et al., 2023)。因此,开发有效策略以减轻Bomb m 6的致敏性,对于安全和扩大蚕蛹资源的利用至关重要。
糖基化是蛋白质氨基与还原糖之间的非酶促反应,为过敏原修饰提供了一条潜在途径。除改善蛋白质功能外,研究表明糖基化还能调节多种食品过敏原的IgE结合能力,包括荞麦Fag e 1、榛子Cor a 11以及花生Ara h 2/6的糖基化(Iwan et al., 2011; Jiménez-Saiz et al., 2011; Nakamura et al., 2008; Vissers et al., 2011)。然而,传统的糖基化方法通常依赖长时间的干热或湿热加热,存在固有的缺陷,包括反应控制差、效率低、形成晚期糖基化终产物以及功能特性的潜在降解(Gao et al., 2024; Li et al., 2019)。这些局限性限制了传统糖基化在制备低致敏性配料方面的最优应用。
为克服这些挑战,非热加工技术与糖基化的结合日益受到重视。高压、脉冲电场、冷等离子体和超声等技术能够在更温和的条件下提高反应效率和均匀性,从而最大限度地减少不良副作用(Dumitra?cu et al., 2023)。超声辅助糖基化尤其具有优势。超声的机械效应和空化效应在蛋白质中诱导结构变化,促进糖基化反应(Liu et al., 2021)。这一过程可能导致蛋白质聚集,从而潜在地掩蔽或改变构象表位,也可能影响免疫识别。具体而言,较大的糖基化聚集体可减少树突状细胞对过敏原的摄取和呈递,同时可能促进调节性T细胞(Treg)介导的反应,从而将免疫平衡推向耐受方向(Boonpiyathad et al., 2020; Briceno Noriega et al., 2022)。初步研究支持了这种联合方法的有效性,展示了其在优化蚕蛹蛋白以适应复杂食品体系方面的潜力(Xu et al., 2025)。然而,对于蚕蛹的主要过敏原Bomb m 6而言,结构重构与表位掩蔽之间的位点特异性关联仍不明确,且关于由此产生的免疫耐受转向的体内证据仍然缺乏。因此,我们假设超声辅助糖基化可以通过协同诱导蛋白质展开和关键表位的位点特异性糖基化来实现更优越的脱敏效果,从而调节免疫识别并促进Treg介导的耐受性反应。
因此,本研究旨在系统评估超声辅助糖基化作为一种降低Bomb m 6致敏性的策略。在超声处理条件下,采用四种单糖(D-葡萄糖、D-半乳糖、D-果糖和D-木糖)对Bomb m 6进行糖基化。根据其在降低IgE和IgG结合能力方面的有效性选择最优糖。通过质谱鉴定糖基化位点,并将其与Bomb m 6已知的线性表位进行关联分析。随后,利用小鼠致敏模型,将最有效的共轭物(Us-Xyl-Bomb m 6)与天然Bomb m 6的体内致敏性进行比较。评估指标包括过敏性症状评分、免疫器官指数、过敏原特异性抗体水平、血清过敏介质、细胞因子谱和脾脏Treg频率。这项全面的研究为开发低致敏性蚕蛹产品提供了理论基础,并为管理蚕蛹过敏提供了潜在策略的启示。
章节摘要
材料与试剂
蚕蛹和人血清: 蚕蛹(Bombyx mori,P50品系)由广东省农业科学院蚕业与农业研究所(中国广州)提供的蚕卵孵化获得。蛹在25°C下孵化直至结茧。人血清收集自广州医科大学第一附属医院(中国广州)十名经临床确诊的蚕蛹过敏患者。诊断基于临床症状评估,
超声相关糖基化有效修饰Bomb m 6并改变其构象
游离氨基含量分析揭示了超声相关糖基化对Bomb m 6结构的独特影响。单独超声处理显著增加了游离氨基含量,表明Bomb m 6的高阶结构发生了部分展开,暴露出内部氨基(图1B)。相比之下,糖基化(特别是木糖)显著减少了这些游离氨基,而超声辅助进一步优化了这一过程。
圆二色谱(CD)和
讨论
全球对可持续蛋白质的需求日益增长,使食用昆虫,尤其是蚕蛹(Bombyx mori),成为有前景的替代品。然而,其广泛应用仍受到Bomb m 6等致敏蛋白的制约,后者是一种对传统加工具有高度抗性的稳定过敏原(Liguori et al., 2022; Yue et al., 2023)。本研究表明,超声辅助木糖苷化通过协同的结构性及
结论
综上所述,本研究表明超声辅助木糖苷化显著降低了Bomb m 6的免疫反应性,该过程与结构重排与共有糖基化之间的协同作用相关。这导致稳定的构象变化,与IgE/IgG结合能力的显著且持久降低密切相关。重要的是,我们的体内研究发现表明,这些分子修饰转化为降低了诱导过敏致敏的能力。
CRediT作者贡献声明
罗光辉: 撰写 – 初稿,方法学,调查研究,数据整理。姚斌: 撰写 – 初稿,验证,调查研究,形式化分析。岳文琪: 撰写 – 初稿,方法学,调查研究。Philippe Madjirebaye: 撰写 – 审阅与编辑,方法学,形式化分析。邹翔: 方法学,概念化。范宇婷: 调查研究,数据整理。沈思怡: 调查研究。吴绪利: 撰写 – 审阅与编辑,监督,资源,项目
伦理声明
本研究按照ARRIVE(动物研究:体内实验报告)指南进行。本研究经深圳大学机构动物护理和使用委员会批准。(批准号:IACUC-202300143)
利益冲突声明
作者声明不存在已知的可能影响本文所报告工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢
本研究部分由深圳市医学研究基金(D2503007)、国家自然科学基金(32172311, 32472448和32502363)、广东省教育厅重点项目(2024ZDZX2020)以及深圳市科技计划项目(JCYJ20250604182701002)资助。
罗光辉|姚斌|岳文琪|Philippe Madjirebaye|邹翔|范宇婷|沈思怡|吴绪利