Comprehensive allergenic characterization of perilla seed, identifying oleosin as a major allergen and incorporating pioneering pediatric clinical profiling
들깨 알레르겐의 특성 규명: 주요 알레르겐으로서 올레오신 확인 및 소아 임상 프로파일링 연구
- 주제(키워드) Perilla seed allergy , oleosin , food allergy , pediatric , cross-reactivity
- 주제(DDC) 610
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 Sooyoung Lee
- 발행년도 2026
- 학위수여년월 2026. 8
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 의학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000036653
- 본문언어 영어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
Comprehensive allergenic characterization of perilla seed, identifying oleosin as a major allergen and incorporating pioneering pediatric clinical profiling Purpose: Perilla （Perilla frutescens） seed is the most frequently implicated causative seed in pediatric anaphylaxis registries in Korea, yet its clinical characteristics and allergenic constituents have remained entirely uninvestigated. This study aimed to establish the world’s first systematic clinical profile of perilla seed allergy in children and to identify its major allergenic proteins, with particular focus on oleosin as a candidate major allergen. Methods: Twenty-one children with clinically confirmed perilla seed allergy were investigated for clinical characterization and conventional immunological analysis, including IgE immunoblotting, perilla seed-specific IgE enzyme-linked immunosorbent assay （ELISA）, and skin prick test （SPT） using an in-house developed perilla seed protein extract. Liquid chromatography-tandem mass spectrometry （LC-MS/MS） was applied to identify candidate allergens from IgE- reactive protein fractions. Cross-sensitization and cross-reactivity with sesame seed were evaluated in 34 perilla seed-allergic patients using SPT, serum sesame seed- specific IgE measurement, and IgE ELISA inhibition assays. To advance allergen characterization, perilla seed oil bodies were purified and subjected to sodium dodecyl sulfate–polyacrylamide gel electrophoresis, IgE immunoblotting, and LC- MS/MS profiling in 13 patients. Results: The median age at the index reaction was 3 years, with a male preponderance （66.7%）. Anaphylaxis occurred in 28.6% of patients. IgE immunoblotting of the crude protein extract identified the 31–35 kDa fraction as a universal IgE-binding component recognized by all 21 patient sera, with additional candidate major fractions at 50 kDa （61.9%） and 14–16 kDa （66.7–71.4%）. Perilla seed-specific IgE was detected by ELISA in 85.7% of patients, and all 15 patients who underwent SPT with the in-house extract tested positive, with a mean wheal diameter of 6.8 mm. LC-MS/MS consistently identified oleosin （Perilla frutescens） across all three IgE-reactive fractions. In the cross-reactivity analysis, partial cross- sensitization and partial cross-reactivity between perilla and sesame seeds were demonstrated, with clinical sesame allergy present in only 8.8% of perilla seed- allergic patients despite substantially higher rates of subclinical sensitization, as confirmed by IgE ELISA inhibition assays. Oil body purification and advanced LC- MS/MS profiling further corroborated oleosin as the predominant protein in the perilla seed oil body fraction, with the strongest identification at 14–15 kDa （Mascot score 190, 109 peptide matches） and an additional signal at 33 kDa consistent with an oligomeric form. Conclusion: This study provides the first systematic characterization of perilla seed allergy in children and identifies perilla oleosin as the principal candidate major allergen through both conventional extraction and oil body purification approaches. The findings establish a molecular foundation for the development of standardized diagnostic reagents and component-resolved diagnostic tools for perilla seed allergy. Keywords: Perilla seed allergy; oleosin; food allergy; pediatric; cross-reactivity
more초록/요약
들깨 알레르겐의 특성 규명: 주요 알레르겐으로서 올레오신 확인 및 소아 임상 프로파일링 연구 대학원 의학과 연구목적: 들깨（Perilla frutescens）는 국내 소아 아나필락시스 레지스트리에서 가장 빈번하게 확인되는 종자류 원인 식품임에도 불구하고, 임상적 특성 및 알레르겐 단백에 대한 체계적인 연구는 전세계적으로 전무한 실정이다. 본 연구는 한국 소아에서 들깨 알레르기의 임상 양상을 최초로 체계적으로 규명하고, 주요 알레르겐 단백을 동정하는 것을 목적으로 하였으며, 특히 올레오신을 주요 후보 알레르겐으로 규명하는 데 초점을 두었다. 대상 및 방법: 임상적으로 확진된 들깨알레르기 소아 21명을 대상으로 임상 특성 분석 및 면역학적 연구를 시행하였다. 자체 제조한 들깨 단백 추출물을 이용하여 IgE immunoblot, 들깨 특이 IgE ELISA, 피부단자시험（SPT）을 수행하였으며, IgE 반응성 단백 분획에 대해 LC-MS/MS 분석으로 후보 알레르겐을 동정하였다. 들깨알레르기 환아 34명을 대상으로 SPT, 혈청 참깨 특이 IgE 측정, IgE ELISA 억제 실험을 통해 참깨와의 교차감작 및 교차반응성을 평가하였다. 또한 13명의 환아에서 들깨 oil body를 정제하여 SDS-PAGE, IgE immunoblot, LC-MS/MS 분석을 통한 심화 알레르겐 특성 규명을 시행하였다. 결과: 들깨알레르기 증상 발현 중앙값 연령은 3세였으며 남아가 66.7%였고 아나필락시스는 28.6%에서 발생하였다. 조항원 추출물을 이용한 IgE immunoblot 분석에서 31–35 kDa 분획은 21명 전원의 혈청에서 IgE 결합을 보인 보편적 반응 분획으로 확인되었고, 50 kDa （61.9%） 및 14–16 kDa （66.7–71.4%） 분획도 주요 후보 알레르겐 분획으로 확인되었다. ELISA에서 들깨 특이 IgE는 85.7%의 환자에서 검출되었으며, 자체 추출물로 SPT를 시행한 15명 전원에서 양성 반응이 확인되었고 평균 팽진 크기는 6.8 mm였다. LC-MS/MS 분석에서 올레오신（Perilla frutescens）이 세 분획 모두에서 일관되게 동정되었다. 교차반응성 분석에서는 들깨알레르기 환아의 8.8%에서만 임상적 참깨 알레르기가 확인된 반면, 무증상 교차감작 비율은 현저히 높게 나타났으며, IgE ELISA 억제 실험을 통해 들깨와 참깨 사이의 부분적 교차감작 및 부분적 교차반응성을 확인하였다. Oil body 정제 후 LC-MS/MS 분석에서 올레오신은 들깨 oil body 분획의 주요 단백으로 재확인되었으며, 14–15 kDa에서 가장 높은 동정 신뢰도（Mascot score 190, peptide match 109건）를 보였고, 33 kDa에서의 추가 신호는 올레오신의 이합체 또는 동형단백으로 추정되었다. 결론: 본 연구는 소아 들깨알레르기에 대한 세계 최초의 체계적 임상 특성 규명 연구로서, 전통적 단백 추출법 및 oil body 정제법 모두를 통해 올레오신을 들깨알레르기의 주요 후보 알레르겐으로 동정하였다. 본 연구의 결과는 들깨알레르기에 대한 표준화된 진단 시약 및 성분 항원 진단 개발을 위한 분자생물학적 기반이 될 것으로 기대된다.
more목차
Ⅰ. Introduction 1
Ⅱ. Materials and Methods 3
A. Part Ⅰ. Clinical characterization of perilla seed allergy in Korean children 3
1. Study participants 3
2. Definition of perilla seed allergy and anaphylaxis 3
3. Data collection 3
4. Statistical analysis 4
B. Part Ⅱ. Conventional perilla seed protein extraction and immunological characterization 4
1. Preparation of perilla seed crude protein extract 4
2. Sodium dodecyl sulfate–polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) 4
3. Study sera population 5
4. IgE immunoblotting 5
5. Perilla seed-specific IgE enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) 5
6. Skin prick test (SPT) development and protocol 6
7. Liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) and database search 6
C. Part Ⅲ. Cross-sensitization and cross-reactivity with sesame seed 7
1. Study sera population 7
2. Preparation of sesame seed crude protein extract 8
3. SPT with perilla and sesame seed extracts 8
4. Serum sesame seed-specific IgE measurement 9
5. IgE ELISA inhibition assay 9
D. Part Ⅳ. Oil body purification and advanced allergen characterization 10
1. Study sera population 10
2. Oil body purification from perilla seed 10
3. SDS-PAGE 11
4. IgE immunoblotting 11
5. LC-MS/MS and database search 12
Ⅲ. Results 13
A. PART Ⅰ. Clinical characterization of perilla seed allergy in Korean children 13
1. Demographic characteristics 13
2. Clinical characterization 13
B. Part Ⅱ. Conventional perilla seed protein extraction and immunological characterization 16
1. Perilla seed protein extraction and SDS-PAGE 16
2. IgE immunoblotting 18
3. Perilla seed-specific IgE ELISA and SPT 21
4. Allergen identification by LC-MS/MS 23
C. Part Ⅲ. Cross-sensitization and cross-reactivity with sesame seed 25
1. Sesame seed sensitization and serum sesame seed-specific IgE among perilla seed allergic patients 25
2. Perilla seed SPT and IgE ELISA 27
3. Cross-reactivity between perilla and sesame seed 30
D. Part Ⅳ. Oil body purification and advanced allergen characterization 32
1. SDS-PAGE and IgE immunoblotting of oil body proteins 32
2. Allergen identification by LC-MS/MS 35
IV. Discussion 38
V. Conclusion 44
References 45
국문요약 49
