Allergenic and physico-chemical properties of parvalbumins

In Küstenländern ist die, durch IgE Antikörper vermittelte, allergische Reaktion gegen Fisch sehr häufig. Die Aufnahme von Fisch kann schwere Symptome in Fischallergikern auslösen. In unserer Studie haben wir die Beta-Parvalbumine von Kabeljau (Gadus morhua) und Karpfen (Cyprinus carpio) kloniert und exprimiert und das natürliche Beta-Parvalbumin von Kabeljau gereinigt. Biochemische immunologische Charakterisierungen zeigten eine Ähnlichkeit der Sekundärstruktur der Parvalbumine und eine vergleichbare IgE-Reaktivität auf natürliche und rekombinante Proteine. Das Ergebnis dieser Studie ergab vergleichbare Resultate bei der Biochemischen und allergenen Charakterisierung von rekombinanten und natürlichen Parvalbuminen. Es wird oft über Polysensibilisierung von Fischallergikern auf mehrere Fischarten berichtet, die wahrscheinlich durch die Kreuzreaktivität ihrer Parvalbumine erklärt werden kann. Trotzdem zeigen einige Studien Thunfisch und Schwertfisch auf, die geringere allergische Reaktion auslösen. Wir haben die Kreuzreaktivität und die allergene Wirkung von Kabeljau, Flügelbutt (Lepidorhombus whiffiagonis) und Schwertfisch (Xiphias gladius) untersucht. Die IgE-Reaktivität auf das Proteinextrakt von Schwertfisch war geringer als auf Kabeljau- und Flügelbuttextrakt. Wir stellten eine hohe Kreuzreaktivität und eine vergleichbare Sequenzidentität der Parvalbumine fest. Die geringere Allergenität von Schwertfisch erklärten wir durch die niedrigere Expressionsrate von Parvalbumin in diesem Fisch. Ein weiterer Themenbereich beschäftigt sich mit der Stabilität von Lep w 1, den Hauptallergen von Flügelbutt. Wir untersuchten die Stabilität des Proteins gegen Hitze und während des Verdauvorganges. Das Allergen war Kalzium gebunden thermisch stabil. Die Kalziumbindung wirkte sich nicht auf die IgE-Reaktivität aus. Der gekochte Proteinextrakt zeigte erhöhte IgE-reaktivität und war stabiler im Verdau durch Pepsin. Die Stabilität gegenüber der thermischen Denaturierung und die Bildung von Proteinaggregaten in gekochten Fisch, die teilweise im in vitro gastrischen Verdau stabil waren, kann die hohe Allergenität von Flügelbutt begründen. Die Identifizierung und Charakterisierung von Fischallergenen, Studien deren Kreuzreaktivität und dessen physiochemische Eigenschaften können einen Beitrag zum besseren Verständnis leisten, warum diese Proteine Allergie auslösen können.IgE-mediated food allergy to fish is frequent in coastal countries is fish. Following ingestion, in severe cases fatal anaphylaxis can be induced. In this study, we cloned and expressed cDNAs encoding cod (Gadus morhua) and carp (Cyprinus carpio) beta-parvalbumins and purified natural cod beta-parvalbumin. Biochemical and immunological characterizations revealed a similarity of their overall secondary structure and a comparable IgE reactivity to the natural and to the recombinant proteins. Natural and recombinant parvalbumins displayed comparable biochemical properties and allergenic activity. Furthermore, polysensitization to various fish species is frequently reported possibly due to the cross-reactivity of their parvalbumins. Nevertheless, some studies indicate the existence of low allergenic fish such as tuna and swordfish. We compare the cross-reactivity and allergenicity of the purified natural parvalbumins from cod, whiff (Lepidorhombus whiffiagonis) and swordfish (Xiphias gladius). We found fewer patients’ IgE reactive to swordfish as to cod and whiff protein extrakt. We observed a high cross-reactivity and comparable sequence identities of the three parvalbumins. The low allergenicity of swordfish is due to the lower expression levels of its parvalbumins. A further report describes the stability of Lep w 1, the major allergen of whiff. Purified calcium-bound Lep w 1 was thermally stable. Calcium depletion and acidic conditions resulted in structural changes, however the allergen retained its full IgE binding ability. A higher number of IgE reactive bands and a higher resistance to pepsinolysis were observed in the cooked fish extract. It is likely that the observation of stability of Lep w 1 to thermal denaturation and the formation of protein aggregates in cooked fish, partially resistant to in vitro gastric digestion, explain the high allergenicity of whiff. In conclusion, identification and characterization of fish parvalbumins, their cross-reactivity and physiochemical properties will contribute to a better understanding why these proteins are able to elicit allergic reactions

Dietary creatine supplementation in gilthead seabream (Sparus aurata): comparative proteomics analysis on fish allergens, muscle quality, and liver

The quality of fish flesh depends on the skeletal muscle's energetic state and delaying energy depletion through diets supplementation could contribute to the preservation of muscle's quality traits and modulation of fish allergens. Food allergies represent a serious public health problem worldwide with fish being one of the top eight more allergenic foods. Parvalbumins, have been identified as the main fish allergen. In this study, we attempted to produce a low allergenic farmed fish with improved muscle quality in controlled artificial conditions by supplementing a commercial fish diet with different creatine percentages. The supplementation of fish diets with specific nutrients, aimed at reducing the expression of parvalbumin, can be considered of higher interest and beneficial in terms of food safety and human health. The effects of these supplemented diets on fish growth, physiological stress, fish muscle status, and parvalbumin modulation were investigated. Data from zootechnical parameters were used to evaluate fish growth, food conversion ratios and hepatosomatic index. Physiological stress responses were assessed by measuring cortisol releases and muscle quality analyzed by rigor mortis and pH. Parvalbumin, creatine, and glycogen concentrations in muscle were also determined. Comparative proteomics was used to look into changes in muscle and liver tissues at protein level. Our results suggest that the supplementation of commercial fish diets with creatine does not affect farmed fish productivity parameters, or either muscle quality. Additionally, the effect of higher concentrations of creatine supplementation revealed a minor influence in fish physiological welfare. Differences at the proteome level were detected among fish fed with different diets. Differential muscle proteins expression was identified as tropomyosins, beta enolase, and creatine kinase among others, whether in liver several proteins involved in the immune system, cellular processes, stress, and inflammation response were modulated. Regarding parvalbumin modulation, the tested creatine percentages added to the commercial diet had also no effect in the expression of this protein. The use of proteomics tools showed to be sensitive to infer about changes of the underlying molecular mechanisms regarding fish responses to external stimulus, providing a holistic and unbiased view on fish allergens and muscle quality.Project Allyfish contract MAR 16-02-01-FMP-0014 (PEP 4107IDNAD50308.12) Mar2020info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Tektono-metamorphe Entwicklung der SE Kreuzeckgruppe (Ostalpen, Österreich)

Die südöstliche Kreuzeckgruppe wird gänzlich von Oberostalpinen Einheiten aufgebaut, die eine unterschiedliche tektono-metamorphoe Entwicklung zeigen. Es können das Koralpe-Wölz- im Liegenden und das Drauzug-Gurktal-Deckensystem im Hangenden unterschieden werden, deren Metamorphoseprägungen zu verschiedenen Zeiten der Erdgeschichte stattgefunden haben. Das Koralpe-Wölz-Deckensystem wird im untersuchten Gebiet von der Prijakt-Decke und dem Prijakt-Polinik-Komplex aufgebaut. Dieser besteht aus monotonen Paragneisen und untergeordnet Glimmerschiefern, die einheitliches, moderat steiles S-Fallen mit Streckungslinearen Richtung SE zeigen. Darin eingeschaltet finden sich feinkörnige Granatamphibolite. Rb/Sr-Abkühlalter in Biotit um 76 ± 1 Ma zeugen von einer alpidischen Prägung des Komplexes. Die Grenze zum überlagernden Drauzug-Gurktal-Deckensystem, die sich in die Kreuzeck-Gailtaler Alpen-Decke, welche wiederum von mehreren Komplexen aufgebaut wird, untergliedert, bildet die Wallner-Scherzone. Diese ist eine mehrere hundert Meter mächtige S fallende, nach S abschiebende Phyllonit-/Mylonitzone und enthält neben stark gescherten Gesteinen der angrenzenden Einheiten auch 10er Meter mächtige Ultrakataklasite. Abkühlalter in den umliegenden Einheiten und Temperaturen in der Scherzone lassen auf eine kretazische Aktivität schließen und es kann angenommen werden, dass die Hochdruck-Gesteine, die weiter nordwestlich im Prijakt-Polinik-Komplex auftreten, teilweise an dieser Bewegungsbahn exhumiert wurden. Die überlagernde Kreuzeck-Gailtaler Alpen-Decke untergliedert sich vom tektonisch Liegenden ins Hangende in den Strieden-, Gaugen- und Goldeck-Komplex. Im Folgenden werden diese von ihrem Auftreten von Norden nach Süden beschrieben. Direkt über der Wallner-Scherzone lagert der Gaugen-Komplex. Er besteht aus braun verwitternden Paragneisen und Glimmerschiefern mit groben, ausgewalzten Hellglimmern und selten eingelagerten, geringmächtigen Amphiboliten. Das Streichen und Fallen ist durch mehrfache Verfaltung uneinheitlich. Der Gaugen-Komplex ist durch die steil N-fallende, nach S überschiebende, EW-streichende Leßnigbach-Scherzone durchschnitten, in der phyllonitisierte Grünschiefer (Chlorit-Serizit-Schiefer) des unterlagernden Strieden-Komplex an die Oberfläche treten. Es wird angenommen, dass sie an die Wallner-Scherzone gebunden ist und somit ebenfalls kretazisch entstand. Vermutlich mit der Leßnigbach-Scherzone verknüpft finden sich Antimonitvorkommen im Gaugen-Komplex in enger lateraler Nahbeziehung zur Scherzone. Sm/Nd-Alter an Granaten aus dem Gaugen-Komplex zeigen während der Variszischen Orogenese um 306 ± 5 Ma Peak-Temperaturen von 560 °C und 6,5 kbar, wie durch Dünnschliffmikroskopie und PT-Analysen gezeigt werden kann. Rb/Sr-Abkühlalter an Biotiten zeigen eine Verjüngung von Süden nach Norden. Während südlich der Leßnigbach-Scherzone Alter von 292 ± 3 und 273 ± 3 Ma auftreten, kann nördlich davon ein Abkühlalter von 221 ± 2 Ma festgestellt werden. Diese Alter werden dahingehend interpretiert, dass sie variszische Abkühlung mit einer thermalen kretazischen Überprägung, die im nördlichen Block stärkere Intensität aufweist, widerspiegeln. Dies zeigt die tektonische Geschichte des nördlichen Blocks, der durch die Aktivität der Wallner- und Leßnigbach-Scherzonen in der Oberkreide aus größerer Tiefe exhumiert wurde. Südlich des Gaugen-Komplex tritt der tektonisch darunter liegende Strieden-Komplex auf, der an der Blaßnig-Scherzone, einer sinistralen, etwa E-W-streichenden Seitenverschiebung im Norden begrenzt ist. Diese beinhaltet gescherte Pseudotachylite und Ultrakataklasite. Der Strieden-Komplex liegt vermutlich aufgrund einer positiven flower structure an der heutigen Position und besteht aus intensiv um NW-fallende Faltenachsenebenen verfalteten Granatglimmerschiefern mit ca. 1 cm großen Granaten und feinkörnigen Amphiboliten. Im Süden wird der Strieden-Komplex vermutlich an einer Störung, die mit der Blaßnig-Scherzone vergleichbar ist, gegen den Gaugen-Komplex begrenzt, welcher wiederum von einer flach S-fallenden Scherbahn vom überlagernden Goldeck-Komplex begrenzt ist. Beide Grenzen sind im untersuchten Gebiet nicht aufgeschlossen, da sie unter alluvialen Sedimenten des Oberdrautales verborgen sind. Der Goldeck-Komplex besteht aus niedrigmetamorphen Phylliten mit wenigen Marmorzügen. Sie werden von untertriassischen Schiefern und mesozoischen Sedimenten des Drauzuges überlagert. Zusätzlich finden sich wenige basaltische Gänge im kartierten Gebiet, die mit den Periadriatischen Intrusiva in Zusammenhang stehen. Außerdem sind weite Teile des Kartiergebietes von quartären Sedimenten bedeckt, welche die letzte große Vereisungsphase bezeugen. Neben Grundmoränenablagerungen finden sich auch Indizien für großmaßstäbliche periglaziale Verwitterung. In der Eiszerfallsphase wurden große Mengen an Eisrandsedimenten abgelagert und durch die Destabilisierung der Hänge kam es zu Massenbewegungen. Zudem ist ein kleiner Gletschervorstoß in einem Seitental während der Eiszerfallsphase durch die Ausbildung einer Seitenmoräne evident.The southeastern Kreuzeck Mountains are built up by Upper Austroalpine Units, which experienced a markedly different tectono-metamorphic evolution. They can be divided in the Koralpe-Wölz Nappe System in the footwall, and the Drauzug-Gurktal Nappe System in the hanging wall, which had their peak metamorphism in different periods of the earth history. The Koralpe-Wölz Nappe System is built up by the Prijakt Nappe, which is built up by the Prijakt-Polinik Complex. It consists of homogenously S dipping monotonous paragneisses and minor mica shists with SE dipping stretching lineations. Fine grained garnet amphibolites are intercalated. Rb/Sr cooling ages on biotite showing 76 ± 1 Ma, indicate an Alpine imprint of the complex. The borderline to the overlying Kreuzeck-Gailtaler Alpen Nappe, which is subdivided into several complexes, is represented by the Wallner Shearzone. The Wallner Shearzone is a several hundreds of meters thick, S dipping phyllonite/mylonite zone, which is normal faulting to the S. It contains tens of meters thick ultracataclasites apart from heavily sheared rocks of the neighboring complexes. Cooling ages in the bordering units and temperatures in the shearzone, suggest a Cretaceous activity, and it can be assumed that the high pressure rocks, occurring further in the northwest, have been exhumed along this shearzone. The overlying Kreuzeck-Gailtaler Alpen Nappe is subdivided from bottom to top into the Strieden, Gaugen and Goldeck complexes. Following, they are described according to their occurrence from North to South. Directly above the Wallner Shearzone, the Gaugen Complex is located. It is built up by brownish discoloring paragneisses and mica shists with large, sheeted white micas and subordinated amphibolite bodies. The trend and plunge are unhomogenous, due to the polyphase history. The Gaugen Complex is dissected by the steeply N dipping, EW strinking Leßnigbach Shearzone, which is thrusting to the S. It comprises heavily phyllonitisized greenshists (chlorite-sericite shists) from the underlying Strieden Complex. It is suggested that the Leßnigbach Shearzone is linked to the Wallner Shearzone and therefore assumed to be also Cretaceous in age. In tight lateral association antimonite was found in ancient times, which is believed to be connected to the shearzone. Sm/Nd isotope ages on garnets reveal the peak temperatures during the Variscan orogeny to be 306 ± 5 Ma at 560 °C and 6,5 kbar, as shown by microscopy and PT pseudosections. Rb/Sr biotite ages gave 292 ± 3 Ma and 273 ± 3 Ma in the area to the south of the Leßnigbach Shearzone and 221 ± 2 Ma to the north of it. These ages are interpreted to reflect Variscan cooling with a Cretaceous thermal overprint, which is very weak in the South and more intense in the northern block, reflecting the tectonic history of the northern block, which was exhumed from greater depths during the Late Cretaceous activity of the Wallner and Leßnigbach shearzones. South of the Gaugen Complex, the underlying Strieden Complex occurs, which is bordered by the roughly EW striking, sinistral Blaßnig Shearzone. The latter contains pseudotachylites as well as ultracataclasites. The Strieden Complex is suggested to be at the current position due to the activity of a positive flower structure and consists of garnet mica shists with garnets up to 1 cm and fine grained amphibolites, which are heavily folded with NW dipping fold axes. In the South, the Strieden Complex is probably bordered against the Gaugen Complex by a shearzone similar to the Blaßnig Shearzone. The Gaugen Complex in turn is separated from the overlying Goldeck Complex by a shallow to the S dipping shearzone. Both of these borders are not outcropping in the study area, since they are covered by alluvial deposits of the Drau valley. The Goldeck Complex comprises lowgrade phyllites and minor marbles. They are overlain by lower Triassic shists and Mesozoic sediments of the Drauzug. In addition, few basaltic dikes can be found in the mapped area, which are supposed to be connected to the Periadriatic Intrusivs. The area is also interesting in terms of quarternary geology, since there are diverse glacial sediments from the last glacial maximum (Würm). When the ice was finally melting, huge areas were covered by ice marginal sediments and due to destabilization of the mountain slopes, mass movements developed. Additionally, a later glacior of the ice desintegration phase is evident by the formation of a lateral moraine