Referenzproteome von fünf Weizenarten als Ausgangspunkt für die künftige Entwicklung von Sorten mit geringerem allergenen Potenzial [06.04.23]
Weizen ist ein wichtiges Grundnahrungsmittel, welches allerdings bei einer beträchtlichen Anzahl von Menschen entzündliche Reaktionen hervoruft, die sich als Zöliakie, Weizenallergie oder dem Syndrom der nicht-zöliakischen Weizensensitivität manifestieren. Die Untersuchung von Proteom-Profilen entlang der Weizenlieferkette kann für diese Menschen von großer Bedeutung sein. In Kooperation mit PartnerInnen aus Mainz und den Vereinigten Staaten wurden in einer aktuellen Studie Mehlreferenzproteome für fünf alte bis moderne Weizensorten erstellt, die jeweils auf 10 in drei verschiedenen Umgebungen angebauten Sorten basieren. Für jede Sorte wurden mindestens 2540 Proteine identifiziert, welche mittels Clusteranalyse arten-spezifische Proteomprofile hervorbrachten und eine eindeutige Zuordnung der Sorten erlaubt. Mehr als 50 % dieser Proteine unterschieden sich signifikant zwischen den Arten und viele von ihnen beeinflussen nicht nur potenziell allergischen Reaktionen beim Menschen, sondern spielen auch eine Rolle für die Produktqualität, die Getreidestärkesynthese, oder die Regulierung von Pflanzenstress. Einkorn z.B. wies 5,4- bzw. 7,2-mal geringere Mengen an potenziellen Allergenen und immunogenen Amylase-Trypsin-Inhibitoren auf als Weichweizen, während der Gehalt an potenziellen Allergenen bei tetraploiden Weizenarten im mittleren Bereich lag. Dies rechtfertigt dringend gezielte klinische Studien, bei denen die entwickelten Referenzproteome helfen werden, repräsentative Testnahrungen zu entwerfen. © 2023, Die Autor(en).
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Originalartikel
Afzal, M., Sielaff, M., Distler, U., Schuppan, D., Tenzer, S., & Longin, C. F. H. (2023). Reference proteomes of five wheat species as starting point for future design of cultivars with lower allergenic potential. Npj Science of Food, 7(1) doi:10.1038/s41538-023-00188-0
Affiliations:
a State Plant Breeding Institute, University of Hohenheim, Fruwirthstr. 21, Stuttgart, 70599, Germany
b Institute for Immunology and Research Center for Immune Therapy (FZI), University Medical Center of the Johannes Gutenberg University Mainz, Langenbeckstr. 1, Mainz, 55131, Germany
c Institute of Translational Immunology and Research Center for Immune Therapy (FZI), University Medical Center of the Johannes Gutenberg University Mainz, Langenbeckstr. 1, Mainz, 55131, Germany
d Division of Gastroenterology, Beth Israel Deaconess Medical Center, Harvard Medical School, 330 Brookline Avenue, Boston, 02215, MA, United States
Abstract: Wheat is an important staple food and its processing quality is largely driven by proteins. However, there is a sizable number of people with inflammatory reactions to wheat proteins, namely celiac disease, wheat allergy and the syndrome of non-celiac wheat sensitivity. Thus, proteome profiles should be of high importance for stakeholders along the wheat supply chain. We applied liquid chromatography-tandem mass spectrometry-based proteomics to establish the flour reference proteome for five wheat species, ancient to modern, each based on 10 cultivars grown in three diverse environments. We identified at least 2540 proteins in each species and a cluster analyses clearly separated the species based on their proteome profiles. Even more, >50% of proteins significantly differed between species - many of them implicated in products’ quality, grain-starch synthesis, plant stress regulation and proven or potential allergic reactions in humans. Notably, the expression of several important wheat proteins was found to be mainly driven by genetics vs. environmental factors, which enables selection and refinement of improved cultivars for the wheat supply chain as long as rapid test methods will be developed. Especially einkorn expressed 5.4 and 7.2-fold lower quantities of potential allergens and immunogenic amylase trypsin inhibitors, respectively, than common wheat, whereas potential allergen content was intermediate in tetraploid wheat species. This urgently warrants well-targeted clinical studies, where the developed reference proteomes will help to design representative test diets.
Mehr zur Arbeit von Prof. Longin's Arbeitsgruppe Weizen an der Landessaatzuchtanstalt:
 | Prof. Dr. Longin
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