Immunoreactive properties of wheat cv. Tonacja storage proteins infected with Fusarium graminearum fungi

• Autorzy: Brzozowski B. , Tatarczuk K. , Szymkiewicz A. , Bednarski W.

Warianty tytułu

PL

Immunoreaktywne wlasciwosci bialek zapasowych pszenicy ozimej cv. Tonacja porazonej grzybami Fusarium graminearum

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The impact of Fusarium graminearum on the composition and immunoreactive properties of storage protein fractions of wheat has been evaluated. The study demonstrated that infection of non-germinated wheat grain with Fusarium graminearum does not change the immunoreactive properties of the peptides released. The electrophoretic characteristics of proteins did not show any changes in the quantitative nor qualitative composition of gliadins. Significant changes were observed in the composition of gliadin proteins isolated from germinating grain of wheat infected with Fusarium graminearum. The immunological characteristics of proteins demonstrated the presence of a polypeptide with a molecular weight ranging from 20 kDa to 24 kDa that reacted with antibodies obtained from blood of patients with gluten intolerance, which indicates that fusarium proteases may also release polypeptides potentially dangerous to health from storage proteins of wheat.

PL

Hodowla zbóż w niesprzyjających warunkach, czy niewłaściwe przechowywanie ziarna zbóż może doprowadzić do jego porażenia przez patogeny np. grzyby z rodzaju Fusarium. Infekcja ziarna zbóż przez grzyby z rodzaju Fusarium prowadzi do pojawienia się w nich toksyn, hormonopodobnych składników i enzymów m.in. proteaz. Proteazy rodzime lub wytwarzane przez patogeny, hydrolizują białka ziarniaków zbóż. Uwalniane są peptydy i polipeptydy posiadające właściwości toksyczne i/lub alergizujące. U osób predysponowanych genetycznie może to prowadzić do wystąpienia chorób m.in. celiakii. Przeprowadzone badania wykazały, że porażenie ziarna pszenicy Fusarium graminearum nie poddanego kiełkowaniu nie zmienia właściwości immunoreaktywnych uwalnianych peptydów. Charakterystyka elektroforetyczna białek nie wykazała zmian w składzie ilościowym i jakościowym gliadyn. Istotne zmiany stwierdzono w składzie białek gliadynowych izolowanych z kiełkującego ziarna pszenicy skażonego Fusarium graminearum. Charakterystyka immunologiczna białek wykazała obecność polipeptydu o masie cząsteczkowej od 20 kDa do 24 kDa, reagującego z przeciwciałami uzyskanymi z krwi osób z nietolerancją glutenu, co wskazuje, że również proteazy fuzaryjne mogą uwalniać z białek zapasowych pszenicy potencjalnie niebezpieczne dla człowieka polipeptydy.

Słowa kluczowe

EN

Fusarium graminearum; wheat protein; immunoreactivity; protein; Tonacja cultivar; wheat; gliadin; storage protein; fungi; wheat infection; winter wheat

• Wydawca: -
• Czasopismo: Polish Journal of Food and Nutrition Sciences
• Rocznik: 2008
• Tom: 58
• Numer: 1
• Opis fizyczny: p.53-58,fig.,ref.

Twórcy

autor

Brzozowski B.

• University of Warmia and Mazury, Jan Heweliusz Str.1, 10-718 Olsztyn, Poland

autor

Tatarczuk K.

autor

Szymkiewicz A.

autor

Bednarski W.

Bibliografia

• 1. Bechtel D.B., Kaleidau L.A., Gaines R.L., Seitz L.M., The effects of Fusarium graminearum infection on wheat kernels. Cereal Chem., 1985, 62, 191-197.
• 2. Bleukx W., Roels S.P., Delcour J.A., On the presence and activities of proteolytic enzymes in vital wheat gluten. J. Cereal Sci., 1997, 26, 183-193.
• 3. Boyacioğlu D., Hettiarachchy N.S., Changes in some biochemical components of wheat grain that was infected with Fusarium graminearum. J. Cereal Sci., 1995, 21, 57-62.
• 4. Dexter J.E., Marchylo B.A., Clear R.M., Clarke J.M., Effect of fusarium head blight on semolina milling and pasta-making quality of durum wheat. Cereal Chem., 1997, 74, 519-525.
• 5. Gentile V., Violante V., D’amico B., Illiano M., Luongo A., Tissue transglutaminase and coeliac disease pathogenesis: potential molecular mechanisms for other human diseases. Neurochem. Int., 2002, 40, 79-83.
• 6. Jackowiak H., Packa D., Wiwart M., Perkowski J., Scanning electron microscopy of Fusarium damaged kernels of spring wheat. Int. J. Food Microbiol., 2005, 98, 113-123.
• 7. Korhonen H., Pihlanto-Leppälä A., Rantamäki P., Tupasela T., Impact of processing on bioactive proteins and peptides. Trends Food Sci. Tech., 1998, 9, 307-319.
• 8. Mesa-Del-Castillo M., Martínez-Cócera C., Caballero M.L., Vazquez L., Moneo I., IgE binding to pepsin-digested water soluble and insoluble wheat proteins. Allergy, 2004, 59, 1229‑1232.
• 9. Mills E.N.C., Madsen C., Shewry P.R., Wichers H.J., Food allergens of plant origin – their molecular and evolutionary relationships. Trends Food Sci. Tech., 2003, 14, 145-156.
• 10. Müntz K., Belozersky M.A., Dunaevsky Y.E., Schlereth A., Tiedemann J., Stored proteinases and the initiation of storage protein mobilization in seed during germination and seedling growth. J. Exp. Bot., 2001, 52, 1741-1752.
• 11. Nightingale M.J., Marchylo B.A., Clear R.M., Dexter J.E., Preston K.R., Fusarium head blight: effect of fungal proteases on wheat storage proteins. Cereal Chem., 1999, 76, 150-158.
• 12. Pawelzik E., Permady H.H., Weinert J., Wolf G.A., Effect of Fusarium-contamination on selected quality criteria of wheat. Getreide Mehl Brot, 1998, 52, 264-266.
• 13. Pekkarinen A.I., Sarlin T.H., Laitia A.T., Haikara A.I., Jones B.L., Fusarium species synthetize alkaline proteinases in infected barley. J. Cereal Sci., 2003, 37, 349-356.
• 14. Placinta C.M., D’mello J.P.F., Macdonald A.M.C., A review of worldwide contamination of cereal grains and animal feed with Fusarium mycotoxins. Anim. Feed Sci. Tech., 1999, 78, 21-37.
• 15. Prange A., Birzele B., Krämer J., Meier A., Modrow H., Köhler P., Fusarium- inoculated wheat: deoxynivalenol contents and baking quality in relation to infection time. Food Control, 2005, 16, 739-745.
• 16. Rocher A., Soriano F., Molina E., González-Limas G., Méndez E., Characterization of distinct α- and γ-type gliadins and low molecular weight components from wheat endosperm as coeliac immunoreactive proteins. Biochim. Biophys. Acta, 1995, 1247, 143-148.
• 17. Rollán G., De Angelis M., Gobbetti M., De Valdez G.F., Proteolytic activity and reduction of gliadin-like fractions by sourdough lactobacilli. J. Appl. Microbiol., 2005, 94, 1495-1502.
• 18. Towbin H., Staehelin T., Gordon J., Electrophoretic transfer of proteins from polyacrylamide gels to nitrocellulose sheets: procedures and some application. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1979, 76, 4350-4353.
• 19. Tsuji H., Kimoto M., Natori Y., Allergens in major crops. Nutr. Res., 2001, 21, 925-934.
• 20. Wang J., Wieser H., Pawelzik E., Weinert J., Keutgen A., Wolf G., Impact of the fungal protease produced by Fusarium culmorum on the protein quality and breadmaking properties of winter wheat. Eur. Food Res. Technol., 2005, 220, 552-559.
• 21. Weiss W., Vogelmeier C., Görg A., Electrophoretic characterization of wheat grain allergens from different cultivars involved in bakers’ asthma. Electrophoresis, 1993, 14, 805-816.
• 22. Zhou W., Kolb F.L., Riechers D.E., Identification of proteins induced or unregulated by fusarium head blight infection in the spikes of hexaploid wheat (Triticum aestivum). Genome, 2005, 48, 770-780.