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IJMS | 多组学联合解析二硫键异构酶对拟南芥根系生长的调控机制

发布时间：2024-07-24

淀粉酶质二硫键异构酶（PDI，EC 5.3.4.1）就是种硫醇-二硫键钝化恢复原酶，在催化剂的效应底物淀粉酶质中二混炼物的钝化和重排中起着重要性的效应。在作物中，PDI注意积极参与调整种子bt萌生和健康发育，驱动胚乳中储放淀粉酶的钝化伸缩，有着助于花粉的影响的变成。然后，PDI在根茎生长发育中的效应此前沒有探索过。

2021年9月，大西北社会刘亚楠队伍在IJMS（IF=5.6）上发表综述了名为“Integrated Transcriptome and Proteome Analysis Reveals the Regulatory Mechanism of Root Growth by Protein Disulfide Isomerase in Arabidopsis”的设计综述。该设计充分利用PDI小分子抑制剂16F16去掉PDI表观遗传，因此深入进行介绍表观遗传不足对苔藓值物的印象。数据反映出，16F16治理显著促使拟南芥植株的成长。为进步骤深入进行介绍16F16治理的印象，著者用转录组测序和TMT定量进行介绍蛋白酶质组学对治理过的根展开了描述谱进行介绍。几组学共同进行介绍揭露了16F16治理下拟南芥苗芽植株就缩短的控制网，其主要牵扯苯丙烷生物工程分解和苔藓值物生长激素讯号转导有效途径。拜谱生物为该研究成果提供了转录组测序和TMT定量蛋白质组学技术，这项研究增强了我们对PDIs在拟南芥根系生长中的重要作用的理解，并为16F16处理后根部缩短的调节机制提供了见解。

文章名称：Integrated Transcriptome and Proteome Analysis Reveals the Regulatory Mechanism of Root Growth by Protein Disulfide Isomerase in Arabidopsis（IJMS，IF=5.6，2024.3）

客户单位：西北大学

研究材料：拟南芥

拜谱提供技术：转录组测序、TMT定量蛋白质组学

研究结果

16F16胁迫会抑制拟南芥根系生长

以便探求16F16办理对根茎发育的影响到，进行了根茎植物生长的的用药量症状耐压。的结果取决于16F16办理对拟南芥根茎发育有同质性调节意义，且因为16F16溶液浓度的新增，对根茎的调节意义随着不断增强。

差异表达基因（DEGs）和差异表达蛋白（DEPs）的分析及亚细胞定位

写作者完成对16F16处里组和较组使用转录组测序发现，16F16处里后一共有994个之间的关系表述遗传dna，中仅330个遗传dna调整，664个遗传dna变动。变动遗传dna的使用量长远于调整表述遗传dna的使用量。所以，可不可以预测16F16处里后PDI抗逆性的抑止促使有的相关内容的核蛋白的收叠由于的影响，而使抑止了相关内容的遗传dna表述的前景（图1A）。为了能够进的一步科研拟南芥根节约的分子结构制度化，应用TMT高蛋清质组学剖析了参考组和补救组直接高蛋清质谱的变化无常。共鉴别出120个DEPs，这之中53个上涨高蛋清和65个降低高蛋清，发展3个与拟南芥根部健康有关的的DEPs均降低（图1B）。

亚细胞膜手机定位是核心淀粉酶质功用的核心缘由。运行Uniprot拜谱生物对DEPs的亚细胞核膜位置实施分折。选择分折成果，DEPs基本是在膜（33,40.24%）和胞质溶胶（13,15.85%）。DEPs基本位置于细胞核膜膜这类犯罪行为进一歩使用了已经的表明。那么，位置于膜的DEPs对16F16处里有反响，并或许危害拟南芥幼株的根长发育状况（图1C）。

图1|DEGs和DEPs的定性分析及其DEPs的亚神经元定位手机

(图源：Liu Y., et al., IJMS., 2024)

差异表达基因和差异表达蛋白质的通路分析

为学习拟南芥根部在16F16正确解决后的管控机能，顺利经由GO含有具体分析一下对DEGs和DEPs的效果特殊性来进行几大类。针对于转录组测序，GO几大类最后表现，BP品目中有关的系数含有的DEGs参考文献标注为“对多种多样的做用”、“对负荷的做用”和“对电学的做用”，染色体数各用为344个、2315个和194个（图2A）。据此动物方式中下跌染色体的数量很高，反映16F16正确解决机会主要顺利经由调节与多种多样做用、胁迫做用和电学做用有关的的方式来下降动树木对胁迫的做用。KEGG径路具体分析一下反映，DEGs在“苯丙烷动物自动合成”、“动树木-副猪嗜血杆菌体充分做用”、“动树木缴素的数字数据信息转导”、“面粉和白砂糖分泌”和“MAPK的数字数据信息径路-动树木”等方法中含有。除动树木缴素的数字数据信息转导径路外，同一4种径路中下跌染色体较多（图2B）。

顺利通过蛋白质组学结果探讨显示，KEGG中同质性聚集的前10个是“苯丙烷类生物技术工程学自动聚合”、“光合目的”、“各种各样蕨类植物次生排泄物的生物技术工程学自动聚合”、“次生排泄物的生物技术工程学自动聚合”、“排泄前提条件”（图2D）。

图2|文化区别体现基因遗传和文化区别体现核营养素的通道定性分析、

(图源：Liu Y., et al., IJMS., 2024)

蛋白质组学和转录组学联合分析

成了体现DEGs和DEPs内的有关性，做者对转录组和球蛋白组使用了合作数据阐述。共检测工具到16个通用DEGs，14个DEGs展现发展趋向雷同，1个大概DEGs展现发展趋向相对。后来使用了KEGG丰度数据阐述，最后表述DEGs和DEPs宽度丰度了苯丙烷类动物学组成图片方法，第三步表述苯丙烷类动物学组成图片方法是不良影响拟南芥苗芽根茎胸部发育的比较重要方法（图3)。

图3|转录组和核蛋白组的连合数据分析

(图源：Liu Y., et al., IJMS., 2024)

拜谱小结

为了研究PDI对拟南芥根发育的影响，作者用16F16对拟南芥进行应激处理，通过多组学分析以及遗传学、细胞生物学和生物化学实验，发现拟南芥根系的生长和发育受16F16的抑制且呈现剂量依赖性。本研究揭示了AtPDIs在根系生长发育中的潜在功能和机制，为未来PDI在拟南芥或其他植物中的功能研究奠定了基础。这一过程中拜谱生物提供了转录组测序、TMT定量蛋白质组学技术，拜谱生物可提供完善成熟的转录组学、蛋白组学、代谢组学以及多组学联合分析等组学技术服务产品体系，助力发表高分文献，欢迎致电咨询！

参考文献：Liu Y, Song P, Yan M, Luo J, Wang Y, Fan F. Integrated Transcriptome and Proteome Analysis Reveals the Regulatory Mechanism of Root Growth by Protein Disulfide Isomerase in Arabidopsis. Int J Mol Sci. 2024 Mar 22;25(7):3596. doi: 10.3390/ijms25073596

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