文摘

过敏原序列数据的大量积累,从而使特定过敏蛋白的识别在执行诊断和免疫治疗过敏测试。本研究旨在排名的重要性/效力过敏原,逻辑上减少过敏原的数量和/或过敏源。荟萃分析62年的过敏源用于皮内测试3335过敏患者证明在中国南部,螨,芝麻、刺苋属植物,铜绿假单胞菌,和房屋灰尘占88.0%到100%的62年观察到的积极反应类型的过敏源测试。的Kolmogorov-Smironovwebsite-obtained过敏原的检测结果数据和过敏原的家庭特色肽表明,并行过敏原研究实验室在世界范围内进行了许多相同的物种。主要的过敏原是减少到21个代表过敏原,是进一步划分为七类结构,其中每个包含类似的结构组成。本研究因此,凝聚众多过敏源和主要过敏原主要代表的更少,从而允许使用较少的过敏原进行全面的过敏原测试时和免疫疗法治疗。

1。介绍

多年来,大量的数据积累了关于全球过敏诊断和治疗。最近,过敏原研究人员探索这些数据导致大量过敏原的完整互补dna测序,以及确定的三维(3 d)结构在某些情况下。然而,系统评价的重要性和/或效力的过敏原或其来源尚未调查从而使特定过敏蛋白的识别在执行诊断过敏测试。另一方面,许多病人应对大量的蛋白质,和过敏大被描述在很多层面上1]。花粉和植物性食物过敏原的亲缘最近描述了基于序列和/或结构相似度(2,3,多种过敏原蛋白质可以分为几个家庭人数限制生化功能(4]。

我们之前的结果表明,478年过敏原检索在线集群分成八组,不管他们的生物源(5]。这将是一个理想的目标如果广泛研究大量过敏原可以转化成密集研究几个主要的过敏原,以下简称为“代表过敏原。“主要过敏原蛋白充分结合IgE从超过50%的患者特定过敏(6]。主要过敏原因此被雇佣为内部标准为了标准化变应原疫苗(7]。详细描述主要过敏原的重要性和他们的生物来源将允许提高过敏原标准化,从而有助于获得更有效和更安全的方式许多过敏性疾病的诊断和治疗。

在目前的研究中,我们回顾了我们临床皮内试验(IDT)数据从2001年到2003年在62种过敏源和氨基酸序列和3 d结构相比的主要过敏原来自不同生物来源,与逻辑上的目标减少这些过敏源几个物种,以及逐步聚类获得的280个主要过敏原从ExPASy蛋白质组学服务器(2012年6月20日)最具代表性的几个主要的过敏原。获得的结果可以促进更一致和简单的过敏原的研究。

2。方法

2.1。过敏患者和踊跃参与

过去32年,皮内试验(IDT)超过90000名患者被称为我们的过敏诊所。62 IDT结果过敏原提取物在3年内对3335名患者(2001 - 2003)在图所示1(不到三岁的儿童被排除在外)。在我们部门,IDT一直表现出是有效和安全的,据报道,是诊断比皮肤针刺试验(8]。不过,知情同意的测试获得了患者或其监护人,和当前研究伦理委员会批准广州医科大学第二附属医院。

过敏原提取物都准备在无菌环境中紧随其后的是毒性和药效评价根据内部标准协议描述(9]。过滤消毒后,蛋白质含量被凯氏法测定的数量(10]。提取的变应原性进一步通过老鼠实验来测试不同批次的一致性,其次是调整标准储备溶液的浓度。提取都是整除为10毫升的浓度部分1:10 - 1:100,然后储存在4°C到之前使用。

测试的当天,过敏原提取物立即被带到房间温度和稀释的溶剂(恒达制药有限公司、山西、中国)。每个病人收到IDT使用相同的批过敏原提取物。IDT进行如下:10 - 20μL每个过敏原的稀释与能力过敏原皮内注入每个病人一次测试。注射过敏原垂直排列在上臂(s)的区间2.5 - -3.0厘米。一个积极的控制(组胺盐酸盐,10毫克/毫升)和消极的控制(溶剂)也包括在内,也没有重复的测试。15分钟后,鞭痕的大小取决于测量直径在两个垂直的方向,然后求和减半。由于细菌蛋白质总是表现出反应后期阶段,这些结果在24小时后测量。反应被认为是积极的,如果计算鞭痕直径超过5毫米。

2.2。过敏源的关系

评估是否积极反应每个过敏源的分布反映了之间的相关性不同的过敏源,积极踊跃的反应患者的数量统计每个过敏源。患者显示多个积极反应不同的过敏源被数为每个单独的过敏源一旦他们的反应。过敏源都是根据病人数量排名,因为可能有cosensitization不同的过敏源。

2.3。全球总体布局的过敏原

nonredundant过敏原数据提取iui过敏原列表(2012年6月20日)可以在网站http://www.allergen.org/。全世界过敏原的总体研究现状分析如下:引起过敏的物种数量和相关的过敏原数字记录在每个分类类别。两个分布的一致性是调查柯尔莫哥洛夫- - - - - -斯米尔诺夫检验衡量两个累积分布函数,并计算最大区别两个观察到分布的概率至少会表现出差异,大型如果样本来自相同的数量11]。测试的参数如下:,,,,,在那里和表示引起过敏的物种数量和过敏蛋白的数量在每个分类的类别,分别。

2.4。集群主要过敏原的氨基酸序列

另一组数据相关的氨基酸序列检索的主要过敏原是6月20日,2012年,通过搜索UniProtKB / Swiss-Prot (http://www.expasy.org/)使用关键字“主要过敏原”和被选中的iui过敏原列表(http://www.allergen.org/由IgE-binding效力)。主要的过敏原之间的系统发育关系推断了免费包Clustal W 1.83 [12]和MEGA5.0 [13通过氨基酸序列的比对)。在输出树中,每个单身,line-linked,密度大,群过敏原被视作一个集群或subcluster。最主要的过敏原序列输出树中每个大型和密集的集群是保留,作为核心序列,与其他序列消除。逐步聚类被手动重复迭代选择和定位的核心序列。校准周期时停止任何两个过敏原已不再能够聚集成一个subcluster。这些过敏原以后被称为“主要过敏原代表。”

相同的聚类过程上述应用的相应过敏原过敏原家庭特色肽(AFFPs)。AFFPs是有浓度过敏原特异性肽镜头从nonredundant过敏原和海港完美信息与噪声消除碎片与nonallergens因为他们的相似性。534 AFFPs可以正确地辨别2290过敏原在最高的敏感性和特异性,使底层软件SORTALLER优于目前其他方法(14),这表明534年AFFPs有强大的代表性。

2.5。比较的3 d结构的主要代表过敏原

比较三维(3 d)结构的主要过敏原,代表每个主要的3 d结构代表过敏原在瑞士模式建模工作空间,一个基于网络的集成服务致力于蛋白质结构同源性建模和评估,可以通过ExPASy生物信息学资源门户(15]。建模结果从SWISS-PdbViewer v3.7,集成sequence-to-structure工作台(16),其次是调整呈现取向促进的3 d结构的比较不同的过敏原主要代表。

3所示。结果

3.1。分布的积极反应过敏源在中国南部

皮内试验使用62过敏源进行3335过敏患者。3084的病人对至少一个过敏源,积极的频率是89.8%。使用的过敏源都是根据患者的数量一致的积极反应。为了方便起见,62年的过敏源是一般分为四个组,也就是说,接触过敏原,食品过敏原、花粉过敏原,和微生物过敏原。七个最强有力的过敏源在所有组的频率进行分析其积极反应相比,积极的反应与具体的过敏原在任何特定的组。如图1,不同的过敏源显示不同程度的积极反应。螨虫(Dermatophagoides pteronyssinus和d . farinae)是一个过敏源,导致超过70%的积极反应在所有四组。对芝麻的反应(胡麻属indicuml .)以49.3%的得票率排名第二的积极反应。多刺苋属植物(苋属spinosusl .)铜绿假单胞菌,房子尘下了49.2%,48.3%,和44.2%的积极反应,分别。总的来说,这五个过敏源表达88.0%到100%的积极反应相比,微生物过敏原,90.6%至100%与食物过敏原相比,96.3%到100%相比,接触过敏原,并与花粉过敏原相比99%到100%。也就是说,这五个过敏源是最有效的和显示病人我们测试中最反应;因此我们有指定的过敏源的主要代表。

3.2。全球过敏原研究的物种分布

本研究的数据检索日期(2012年6月20日),727年nonredundant过敏原过敏原中列出的网站(http://www.allergen.org/),涉及9个类别和241种(图2)。类别而言,食物都含有最多的过敏种类昆虫和真菌是下一个最频繁。过敏性蛋白质在每个类别中,食物也有真菌和昆虫数量过敏原排名第二和第三。动物、杂草和草拥有最少的物种。物种而言,最丰富的过敏原被豚草,盖,橄榄,螨,猫,来自烟曲霉属真菌、花生、乳胶、等等。引起过敏的物种数量和过敏原的数量在每个类别构成两个分布(图2)。柯尔莫哥洛夫- - - - - -斯米尔诺夫检验显示无显著统计学差异()过敏的物种的数量在每个类别和过敏原在每个类别(表的数量1)。这说明,这两个发行版都是来自一个相同的人口,和过敏原的数量密切相关过敏物种的数量。也就是说,过敏原的研究领域在世界范围内,从一个物种转移到另一个过敏原并行进化;没有强调规定某一物种/过敏原。

3.3。逐步聚类的主要过敏原和AFFPs

以前,我们在网上检索478过敏原序列和集群分成八组的序列相似度(5]。在这项研究中,我们集中在主要的过敏原和检索280条目,和59主要过敏原后被保留最初的减少。聚类结果表明,59主要过敏原最初分为七个集群(图3(一个))。两个或两个以上相邻簇组合起来形成一个新的数据源进行聚类。这个过程是迭代到最后聚类展出21过敏原,远亲(图3 (b))。进一步分别对齐显示,几双的过敏原可以组合在一起,但只有不到15%的成对阳性在氨基酸序列和大多数人表现出不同的三级结构(请参见下一部分)。因此,没有进一步聚类被分配到这些过敏原,三级结构分析发现了21个主要过敏原。

与远程同源组(< 20% - -35%在当地地区)由单独的条目。这种方法允许我们减少534 AFFPs 21过敏原(图4)通过五周期的“cluster-selection-alignment”步骤,主要过敏原的一样。所有核心肽包含3 - 5匹配残留与相邻的不匹配。

3.4。总体结构描述的21个主要代表过敏原

三维结构建模完成的上述21过敏原在自动模式或模板识别模式的瑞士模式工作区(15]。只有O82015 [17),同源橄榄过敏原Ole e 1 (18),Q01940主要过敏原Mal f 1细胞死亡头皮屑(19),没有可识别的蛋白质结构由瑞士模式搜索。因此,他们的3 d结构被同源建模相关的蛋白质从附近的总科Q04656 [20.]和O05871 [21]。三维结构的过敏原是描绘在图21个主要代表5。

当检查从空间结构取向和表面接触过敏原,21过敏原都慢吞吞地对初始聚类和有趣的是掉进了七个结构性类(图5)。然而,这种分类是由存在复杂的类似结构的场景在不同的结构性类。(我)上下起伏的β桶:包括P80384,主要从饲料螨过敏原地蜡d 2 (Lepidoglyphus析构函数)[22),以及其他组2从尘螨过敏原的物种,例如,Der f 2 (P49278)Dermatophagoides farinae(23]。(2)β河曲和/或ψ循环构成了花萼,缩短β(α)花萼,如六角、摇篮和球状的双胞胎:包括过敏原Q01940 [19],Q9FY19 [24],P18632 [25],Q40967 [26],曾UI0 [27],O82015 [17]。(3)α- - - - - -β结构化的起重机:包括Q8I9R5,过敏原证实scabiei类型hominis [28]。(IV)α- - - - - -β安排香蕉字符串:包括Q95182 [29日]和P43179 [30.]。(V)α(β)形成复杂:包括P08176 [31日]和Q06811 [32]。(VI)α螺旋构建片段:一大群包括P30438 P30440, P59747 [33],Q40237 [34],O04404 [35],Q9M5X7, P16968 [36]。有趣的是,P30438 P30440,链1和连锁2猫过敏原恶魔d 1 (37),配置一副3 d手性分子的水平。O04404, Q9M5X7 P16968,来自不同的分类种类可分为相同的初始集群7,这里展出结构相似。(七)α螺旋螺旋绳:包括P01501 [38]和Q95WY0 [39),这两个来自同一初始集群三世。从蜜蜂P01501过敏原Api米3 (的蜜蜂),也是蜂毒的主要毒素,并有很强的溶血活性。Q95WY0牡蛎是主要的过敏原,从太平洋牡蛎原肌球蛋白Crassostrea牡蛎。这两种过敏原表现出类似的结构,但显示不同长度的螺旋。

4所示。讨论

之间有一个紧密的联系过敏原诊断和免疫治疗。后获得的结果变应原皮内试验,具体IgE诊断、分析和/或甚至挑战,这些积极的得分最高的过敏原(s)通常被选择用于免疫治疗过敏的病人。分子生物学和生物信息学的出现预示着前所未有的突破发展的重组过敏原改造天然过敏原免疫特征一样。因此许多研究使用重组过敏原自然同行。不幸的是,过敏原筛查并行地从一个物种转移到另一个表面上只显示一个过敏原研究的繁荣不能确定每个过敏原的重要性。积累大量的重叠数据威胁要破坏对过敏原的研究进展。何以过敏原研究成为一个引人注目的问题。

面对这个问题,我们首先把一个荟萃分析62过敏源用于皮内试验在三年内3335名患者。结果表明,88%到100%的患者多敏感的五大过敏源和认为这五个过敏源会有积极的免疫治疗效果的大多数病人,剩下的过敏源有小当用于免疫治疗对患者的影响。所有这些数据证实,螨,芝麻(胡麻属indicuml .)、多刺苋属植物(苋属spinosusl .)铜绿假单胞菌灰尘,房子是最流行的五个过敏源,可以代表62过敏源识别在中国南部。

基本上,每个提取从一个个人过敏源是一个包含大约十过敏性蛋白质混合物。当然,房子灰尘是一个混合物,包含不同的蛋白质过敏。因此,使用房屋灰尘诊断类似于一般的筛选与混合过敏原过敏,如fx1 fx5, mx₁, Phadiatop UniCAP [40]。前五名中的过敏原过敏源因此构成强有力的和有限的过敏原聚合。除了大一些过敏原,从cosensitization推导出不同的过敏源,他们之间的关系是什么曲目成为一个紧迫的问题。我们的未发表的临床数据表明,从过敏原准备d . pteronyssinus或d . farinae可以管理病人对要么螨虫过敏源,可以达到类似的免疫治疗效果,这表明两种过敏原的相互替换。这个结果,确凿的韦伯的总结41),也表明,它可以允许替换密切相关的过敏源的主要代表。它很容易进一步认为,五个主要存在的过敏原过敏源可以减少到nonredundant nonhomologous的少。因此,它是至关重要的收敛努力的典型代表为进一步研究过敏原。

系统分类的过敏原蛋白分类家族甚至结构一直是必要的。前的一项研究发现,只有52图案匹配644 779过敏原序列从所有类型的来源42]。米勒和他的同事们认为,主要序列比较可能有时小姐守恒的元素的蛋白质,它只能看到在结构层面上,比较结构建模方法可以揭示这些结构性序列相似性检测不到的水平(43]。基于这些结果,目前的研究集中在主要的过敏原在通用的和进步的集群和手动执行减法序列冗余的主要过敏原。21个主要代表过敏原随后被保留,并进一步分为7个结构模式,与许多不同的序列组过敏原编译结构类,从而验证序列比较的限制44]。第六类结构,例如,包括接触过敏原,花粉过敏原和食物过敏原。尽管他们序列同源性较低,这些过敏原结构相似的场景。此外,我们还发现,panallergen profilin(例如,Q64LH0 [5])展品的配置α- - - - - -β- - - - - -α层(图5)和类似于2类ef - hand配置(polcalcin,例如,P59747 [33]),甚至更相似,如果中间的层是被一个取代αhelix-formed夹。进一步分析表明,不同种类的过敏原,无论他们是在同一类或结构,将结构相似场景的一部分组件元素。这些结果不仅从理论上证实profilin和polcalcin之间的临床意义45),但还建议2类ef - hand钙结合蛋白质之间的相关关系(P59747 [33第九])和Poa p / Phl p VI过敏原家庭(Q40237 [34)、谷物胰蛋白酶/阿尔法淀粉酶抑制剂家族(P16968 [36]),非特异性脂质转运蛋白(O04404 [35),甚至uteroglobin (P30438 [37])和Ole e 1 (O82015 [17])。主要的过敏原Ole e 1,例如,都profilin结构式的组件元素(图5),表明其panallergen特征(18]。所有上面提到的结果理论上是支持远程同源建模和蛋白质剖面对比(46,47),从而招致分类学的大网络的图片不同的过敏原甚至过敏原与零或低序列相似性和解释普遍存在的底层基础cosensitization不同的过敏源患者个体透露目前的研究。

连续的3 d结构越来越多的过敏原目前正在解决。因此,它是可能的生产重组过敏原,完全模拟自然野生类型,甚至产生转基因hypoallergens零或低IgE反应但保留t细胞反应。目前的研究表明,临床cosensitization多个过敏源可以归因于几个主要过敏源;不同物种的主要过敏原可以逻辑上减少过敏原甚至分为21个主要代表7或少结构类结构类似的场景,不同的过敏原。人们很容易认为这可能不是一个需要明确搜索所有的未开发的物种完全新颖的过敏原基因或等价测试许多过敏病人来源。因此,它是有成本效益的、实用的和重要的重组过敏原的研究集中在主要代表过敏原或核心AFFPs免疫治疗策略制定开发和诊断。

我们最近注意到,单一的或更少的主要过敏原不仅可以用于诊断的敏感的病人过敏原或cross-sensitization一些过敏源,但也被用于有浓度过敏原特异性免疫疗法产生同样的影响整个过敏原过敏患者的混合物(14,48,49]。强化临床证据也证明特定的免疫疗法的一种过敏试剂可以防止过敏和收购的发展新的过敏敏化(50]。所有这些结论证实了我们的结果。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

作者的贡献

应他和刘Xueting同样导致了这项研究。

确认

这项工作是由伟大的项目(2011 zx08011 - 005)从中国国家科学技术的主要项目和国家自然科学基金(81373128号,81301948)。