牡蛎过敏原Crag1蛋白热损伤结构变化及IgE相互作用热力学抑制机理研究

Oyster is the largest kind of cultivated shellfish in the world and food allergies caused by oysters and other foods have gradually become a global common human health problem. Most researches of tropomyosin desensitization by heat treatment at home and abroad only focus on the impact of temperature on the allergenicity and the analytical techniques can only detect structural changes before and after the process instead of changs of protein structure and dynamics during the process. The protein structure and structural changes can be visualized and quantified through an effective tool,molecular dynamics simulation .Based on tropomyosin thermal stability and thermal dynamics, combined with molecular simulation techniques and differential scanning calorimetry methods, this project aim to establish the thermal dynamics model and molecular structure stability model of oyster allergen. The regulation system of oyster allergenicity by the multi-dimensional, multi-factor and composite heat damage on Crag1 will also be established. At the same time, We will detect the thermodynamic parameters during the interaction with IgE and the conformational structure changes to study the relationship between structure and allergenic activity, to explore its mechanism of maintaining and eliminating oyster allergenicity, which will establish a theoretical foundation for the further industrialization development and hypoallergenic oyster production.

牡蛎是世界上第一大养殖贝类，但是食用牡蛎等引发的食物过敏已然逐渐成为全球化共性的人类健康问题。目前国内外热处理脱敏处理原肌球蛋白的研究大多只关注于温度对致敏活性的影响，前期分析技术检测只能被动研究处理过程前后结构变化，不能对蛋白结构及动力学变化过程进行研究。分子动力学模拟作为一种有效工具, 能将蛋白结构及其结构变化可视化和量化，能够清楚地得出蛋白结构及其变化。本项目以原肌球蛋白热稳定性和热动力学为基础，结合分子仿真模拟技术、差示扫描量热法等手段，建立牡蛎过敏原Crag1蛋白热稳定动力学模型和分子结构稳定模型，采用多维度、多因素复合热损伤Crag1蛋白建立调控其致敏活性的试验方法，系统检测其IgE相互作用热力学参数变化、蛋白结构构象变化，系统研究其结构与致敏活性的关系，明确其活性保持及损伤作用机制，为进一步脱敏工业化开发和低致敏牡蛎制品制备奠定理论基础。

随着社会的进步和全球化进程的不断发展，新型食物种类的增加，食物过敏发生率逐渐升高，由食物过敏引发的过敏性疾病已严重危害人类健康，过敏疾病被世界卫生组织认定为当今世界性的重大卫生问题之一。食物过敏可分为三类：IgE介导、非IgE介导、IgE和非IgE混合介导反应，而常见的反应为IgE介导的过敏反应。食物过敏可引发包括皮肤病态反应，消化道、呼吸道和心血管系统功能混乱等症状在内的不良反应，严重的食物过敏可导致患者休克甚至死亡。牛奶、鸡蛋、鱼、甲壳类海鲜、花生、大豆、坚果类及小麦被称为八类常见食物过敏原，90%以上的食物过敏都是由其所引起。牡蛎是世界上第一大养殖贝类，也是我国四大养殖贝类之一．它不仅肉质鲜美，而且有很高的营养价值，有“海中牛奶”之称．与此同时，由于食用牡蛎引起的过敏反应也引起了人们的关注。目前国内外研究主要集中于海洋鱼、虾、蟹等过敏原蛋白的分离纯化和鉴定、免疫活性检测等，但关于牡蛎则乏人研究。牡蛎的主要过敏原为原肌球蛋白，其相对分子质量在37 kDa左右，主要二级结构为α-螺旋。本项目纯化天然和重组牡蛎原肌球蛋白，分析其热、pH、体外消化稳定性及不同处理条件下的结构变化，建立Cra g 1热稳定动力学模型和分子结构模型。采用多维度、多因素复合损伤致敏蛋白，系统检测与IgE相互作用热力学参数变化和结构与致敏活性的关系。鉴定Cra g 1主要抗原表位及关键氨基酸，以基因删除和同源替换的方式构建4种低致敏性突变蛋白，通过BN大鼠模型和RBL-2H3细胞模型，阐明牡蛎原肌球蛋白引起过敏的信号转导通路，为过敏蛋白免疫治疗和低致敏食品的开发提供有力依据。