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Um levantamento do banco de dados de alérgenos revela que os alérgenos são encontrados em apenas 2% de todas as famílias de proteínas conhecidas, sugerindo que propriedades funcionais e biofísicas comuns contribuem para a alergenicidade1. Dessas propriedades, a capacidade de vincular cargas lipídicas parece estar fortemente super-representada entre os alérgenos, sugerindo que essas cargas podem influenciar o processo de sensibilização1. De fato, foi demonstrado que o alergênico Brazil Nut Ber e 1 requer coadministração com seu lipídio endógeno para realizar seu potencial de sensibilização plena2. Esses lipídios poderiam potencialmente estimular o sistema imunológico diretamente como ilustrado pelos alérgenos ácaros Der p 2 e Der p 7, ambos compartilhando uma forte homologia estrutural com proteínas de ligação LPS3,4,5. Com base nessa observação foi proposto que o Derp 2 e o Der p 7 poderiam ligar lipídios bacterianos e estimular diretamente o sistema imunológico hospedeiro através da sinalização mediada pelo TLR4, facilitando o processo de sensibilização5,6. Também é possível que lipídios endógenos ligados possam alterar as propriedades biofísicas das próprias proteínas alergênicas. Por exemplo, a capacidade de Sin a 2 (mostarda) e Ara h 1 (amendoim) de interagir com vesículas fosfolipítidas aumentou significativamente sua resistência à degradação gástrica e endossomal7,enquanto ligante ao alergênico principal do pólen de bétula Bet v 1 alterou tanto a taxa de processamento endosomal quanto a diversidade dos peptídeosresultantes 8. Isso é particularmente relevante para a alergenicidade dada a correlação observada entre estabilidade, geração de epítopes de células T e alergenicidade para proteínas como Bet v 1 e Bla g 1; este último será o tema deste trabalho9,10.
Bla g 1 representa o membro prototípico da família de proteínas do inseto Major Allergen (MA), e possui uma estrutura única composta de 12 helices alfa anfípáticas que incluem uma cavidade hidrofóbica anormalmente grande9,11. A estrutura de cristal de raios-X disponível de Bla g 1 mostra densidade eletrônica dentro desta cavidade consistente com ligantes fosfolipídid ou ácidos graxos ligados; uma conjectura confirmada por 31P-NMR e espectrometria de massa. Essas cargas eram de natureza heterogênea e sua composição dependia fortemente da fonte alérgica, com diferentes perfis lipídicos observados para recombinante Bla g 1 expresso em E. coli e P. pastoris. Curiosamente, Bla g 1 purificado de sua fonte de alérgeno natural (barata frass) continha ácidos predominantemente graxos dentro de seu local de ligação, com uma mistura de palmitato, oleato e estearato sendo identificado como seus ligantes "naturais"9,11. A capacidade de Bla g 1 de reter lipídios e ácidos graxos após múltiplas etapas de purificação dificulta os esforços para estudar a proteína isoladamente. Por outro lado, tem sido sugerido que os ligantes palmitato, estelato e oleate naturais de Bla g 1 (a partir de agora referido como nMix) desempenham um papel fundamental tanto em sua alergenicidade quanto na função biológica nativa9. No entanto, esses ligantes não estão presentes no Bla g 1 obtidos a partir de fontes recombinantes, dificultando a avaliação dessa hipótese. Problemas semelhantes foram observados para outros alérgenos de ligação lipídica, como Bet v 112,13. Para facilitar o estudo sistemático das interações lipídica-alergênicos desenvolvemos um protocolo através do qual os alérgenos podem ser quantitativamente despojados de seus lipídios endógenos ligados e reconstituídos em forma de Apo ou carregados com ligantes específicos.
Os alérgenos são mais comumente purificados de suas fontes naturais ou recombinantes usando cromatografia de afinidade e/ou cromatografia de exclusão de tamanho. Aqui, introduzimos uma etapa adicional de purificação na forma de cromatografia líquida de alto desempenho (HPLC) empregando uma coluna C18 de fase inversa da qual o alérgeno é elucido em um solvente orgânico semelhante aos protocolos desenvolvidos para proteínas de ligação de ácidos graxos14. A proteína resultante é então submetida a um passo de ressarcimento térmico na ausência ou presença de ácidos graxos e/ou fosfolipídios. Além de recuperar a dobra bla g 1 nativa, as temperaturas elevadas aumentam a solubilidade e a acessibilidade das cargas lipídicas, produzindo Bla g 1 na forma de Apo ou uniformemente carregada com o ligante hidrofóbico desejado. 31 Os espectros P-NMR de Bla g 1 purificados desta forma confirmaram a remoção completa de ligantes endógenos e substituição uniforme com os compostos desejados, enquanto o dicromaísmo circular confirmou a recuperação bem sucedida da dobra Bla g 1. A utilidade deste método é destacada em um trabalho recente no qual a vinculação de carga foi encontrada para aumentar a termestabilidade bla g 1 e resistência proteolítica, alterando a cinética da geração de epitope de células T com potenciais implicações para sensibilização e alergenicidade9.