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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

血清质二硫键异构酶（PDI，EC 5.3.4.1）就是一种硫醇-二硫键钝化反应保存酶，在离子液体底物血清质中二塑炼物的钝化反应和重排中起着至关很重要的做用。在苔藓植物中，PDI大部分进入改善种子地址想到了和骨骼发育，推进胚乳中会自动储存血清的钝化反应申缩，也会有助于蜂花粉的行成。尽管，PDI在根茎发芽中的做用从前不能实验过。

2028年7月，大西北上大学刘亚楠团体在IJMS（IF=5.6）上说出了一篇“Integrated Transcriptome and Proteome Analysis Reveals the Regulatory Mechanism of Root Growth by Protein Disulfide Isomerase in Arabidopsis”的科研小论文。该科研运用PDI小分子抑制剂16F16彻底清除PDI人类表观遗传，因此学习人类表观遗传缺乏对动花草的危害。成果表面，16F16除理显然抑制性拟南芥根部的发芽。方便进三步学习16F16除理的危害，著者便用转录组测序和TMT一定量蛋清质组学对除理过的根实现了展示谱定性浅析。多个学联和定性浅析论述了16F16除理下拟南芥秧苗根部不但缩减的政策调控网路，最主要的牵涉到苯丙烷生物学分解成和动花草荷尔蒙数据信号转导经过。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

要想洞察分析一下16F16工作对根部滋生发育的影晌，展开了根部伸展的极量响应实验设计。后果体现了16F16工作对拟南芥根部滋生发育有显著性压加工制功效，且如今16F16溶度的增添，对根部的压加工制功效随着资料。

差异表达基因（DEGs）和差异表达蛋白（DEPs）的分析及亚细胞定位

著者利用对16F16治理组和對照组对其进行转录组测序发掘，16F16治理后共要994个不同之处形容dna，在这其中330个dna调整，664个dna变动。变动dna的总用量高远于调整形容dna的总用量。这样，需要得出16F16治理后PDI催化活性的减缓导至有的关联蛋清的拆卸给予影响到，因此减缓了关联dna形容的前景（图1A）。从而全面骤探究拟南芥根改变的团伙制度，在使用TMT球营养素组学研究分析了比对组和治理组区间内球营养素谱的转变。共签定出120个DEPs，之中53个上涨球球淀粉酶和66个调整球球淀粉酶，发掘3个与拟南芥根部成长有关的的DEPs均调整（图1B）。

亚细胞系精准定位是来决定蛋清质功能表的关键的重要因素。操作Uniprot拜谱生物对DEPs的亚内部位置定位系统系统确定精准精准预测。给出精准精准预测的结果，DEPs通常隶属于膜（33,40.24%）和胞质溶胶（13,15.85%）。DEPs通常位置定位系统系统于内部膜这种客观提高认识骤帮助了此前的发展。于是，位置定位系统系统于膜的DEPs对16F16办理有表现，并可以危害拟南芥幼芽的根长成长发育（图1C）。

图1|DEGs和DEPs的数据分析还有DEPs的亚血细胞固定

(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

为探究拟南芥根茎在16F16治理后的调空系统，可以凭借GO聚集探讨对DEGs和DEPs的实用功能特性展开分为。对待转录组测序，GO分为最后出现，BP类中可观聚集的DEGs注脚为“对激起的影响”、“对学习压力的影响”和“对物理化学物质的影响”，遗传染色体数各用为344个、231个大概和194个（图2A）。综上所述生态学工程整个的过程中大大减少遗传染色体的配比很高，说明16F16治理也许主耍可以凭借能够抑制与激起影响、胁迫影响和物理化学物质影响相关的的整个的过程来大大减少绿植对胁迫的影响。KEGG环路探讨说明，DEGs在“苯丙烷生态学工程分解成”、“绿植-致病菌体相互间的功效”、“绿植皮质性激素数据转导”、“小麦淀粉和绵白糖细胞代谢”和“MAPK数据环路-绿植”等渠道中聚集。除绿植皮质性激素数据转导环路外，其余4种环路中大大减少遗传染色体较多（图2B）。

确认蛋白质组学结果深入分析发觉，KEGG中强势丰度的前10个是“苯丙烷类动物制品技术镶嵌视频”、“光合的作用”、“几种花草次生新陈消化吸收物的动物制品技术镶嵌视频”、“次生新陈消化吸收物的动物制品技术镶嵌视频”或“新陈消化吸收方式”（图2D）。

图2|地域不同之处呈现DNA和地域不同之处呈现球胆固醇的信号通路分折、

(图源：Liu Y., et al., IJMS., 2024)

蛋白质组学和转录组学联合分析

为呈现DEGs和DEPs相互之间的关于性，做者对转录组和蛋白酶质组使用了合作探讨。共检验到16个总共有DEGs，15-7个DEGs把你想理解出来发展类似，6个DEGs把你想理解出来发展相对。其次使用了KEGG怪物工程怪物工程富集探讨，成果反映DEGs和DEPs髙度怪物工程怪物工程富集了苯丙烷类怪物工程合出途经，继续反映苯丙烷类怪物工程合出途经是作用拟南芥苗芽根部生长发育的重要的途经（图3)。

图3|转录组和球蛋白组的协力剖析

(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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