Klonierung, Expression und immunologische Charakterisierung zweier neuartiger Profiline aus Artemisia annua
Die rasche Zunahme allergischer Erkrankungen in den letzten Jahrzehnten hat sich zu einem bedeutenden globalen Gesundheitsproblem entwickelt, das sowohl Industrie- als auch Entwicklungsländer betrifft. In China wurde Pollen von Artemisia-Arten, insbesondere Artemisia annua und Artemisia vulgaris, als einer der wichtigsten outdoor-Allergene identifiziert. Laut der ersten nationalen Pollenstudie in allen Provinzen Chinas ist Artemisia-Pollen eine Hauptursache für saisonales Asthma. Während A. vulgaris vorwiegend in westlichen Regionen vorkommt, ist A. annua in den dicht besiedelten nördlichen und östlichen Gebieten weit verbreitet. Immunglobulin E (IgE) spielt eine zentrale Rolle bei allergischen Reaktionen, indem es an hochaffine IgE-Rezeptoren auf Mastzellen oder Basophilen bindet und die Freisetzung entzündungsmediatoren auslöst. Die Allergen-spezifische Immuntherapie gilt als vielversprechende Behandlungsmethode, weshalb die Identifizierung IgE-bindender Allergene für Diagnostik und Therapie entscheidend ist. Bisher konzentrierten sich Studien hauptsächlich auf A. vulgaris-Allergene wie Art v 1–6, während von A. annua nur zwei Allergene (Art an 1 und Art an 7) bekannt waren.
In dieser Studie wurden zwei neue Profiline aus A. annua-Pollen mittels Next-Generation-Sequencing und BLAST-Analyse identifiziert. Die cDNA von Profilin 1 und 2 wurde mittels PCR amplifiziert, wobei Primer aus transkriptomischen Nicht-Codierregionen abgeleitet wurden. Beide Gene zeigten offene Leseraster von 399 Basenpaaren, die 133 Aminosäuren kodieren (GenBank MN105099 und MN105100). Interessanterweise entsprachen die Aminosäuresequenzen von Profilin 1 und 2 exakt denen von Art v 4.0101 bzw. Art v 4.0201 aus A. vulgaris. Phylogenetische Analysen ergaben, dass Profilin 1 eng mit Amb a 8 und Profilin 2 mit Hel a 2 verwandt ist, was auf evolutionäre Konservierung hinweist.
Zur Expression wurden die Gene in den pET-28a-Vektor kloniert und in E. coli BL-21 exprimiert. Die als Einschlusskörper produzierten Proteine wurden unter Denaturierung mittels Nickelaffinitätschromatographie gereinigt und durch SDS-PAGE (≈12 kDa) verifiziert.
Die IgE-Bindungskapazität wurde mittels ELISA an 200 Artemisia-allergischen Patienten und 16 Kontrollprobanden untersucht. 32,5% (Profilin 1) bzw. 27% (Profilin 2) der Patienten zeigten spezifische IgE-Reaktivität, vergleichbar mit Profilinen wie Bet v 2 (22%) oder Hel a 2 (30,5%). Western-Blot-Analysen bestätigten diese Ergebnisse, wobei konformationsabhängige Epitope teilweise verloren gingen. Kreuzhemmungsexperimente ergaben eine signifikante Kreuzreaktivität zwischen beiden Profilinen (54,57% bzw. 39,35% Inhibition). Klinisch korrelierte die Sensibilisierung nicht mit spezifischen Symptomen wie Asthma oder Rhinitis, was frühere Befunde bestätigt.
Zusammenfassend identifiziert diese Studie zwei kreuzreaktive Profiline aus A. annua mit hoher Sequenzidentität zu Art v 4-Isoformen. Die beobachtete altersabhängige Abnahme der IgE-Reaktivität bedarf weiterer Untersuchungen. Diese Allergene bieten Potenzial für die komponentenaufgelöste Allergiediagnostik in China.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000001309