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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）一种硫醇-二硫键腐蚀抹除酶，在崔化底物淀粉酶质中二加硫物的腐蚀和重排中起着至关重点的功效。在草木中，PDI一般直接参与调低种籽发芽和胸部发育，推进胚乳中儲存淀粉酶的腐蚀折叠伞，有助于花粉及花粉类食物的造成。但，PDI在根茎生长期中的功效十年前找不到理论研究过。

2021年5月，东南高校刘亚楠团队图片在IJMS（IF=5.6）上文章发表了题写“Integrated Transcriptome and Proteome Analysis Reveals the Regulatory Mechanism of Root Growth by Protein Disulfide Isomerase in Arabidopsis”的学习文。该学习应用PDI小分子抑制剂16F16剔除PDI遗传遗传基因，得以探索遗传遗传基因缺乏对草木的会导致。結果蕴含，16F16加工很深缓和拟南芥根茎的种子发芽。要想进1步探索16F16加工的会导致，我实用转录组测序和TMT按量球核苷酸组学对加工过的根来了体现谱介绍。几组学合作介绍蕴含了16F16加工下拟南芥苗芽根茎缩减的调整网格，首要涉及到苯丙烷怪物自动合成和草木生长激素数据转导路经。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

因为研究性学习16F16参与治理对植株生张的的影响，参与了植株张拉的极量不起目的经过多次实验发现。最终证明16F16参与治理对拟南芥植株生张有明显抑止目的，且因为16F16酸度的减弱，对植株的抑止目的不断减弱。

差异表达基因（DEGs）和差异表达蛋白（DEPs）的分析及亚细胞定位

笔者可不可以通过对16F16除理组和对应组来进行转录组测序看见，16F16除理后现有994个异同传达什么是染色体，里面330个什么是染色体调涨，664个什么是染色体变动。变动什么是染色体的需求量宏不超调涨传达什么是染色体的需求量。由于，可不可以估测16F16除理后PDI灵活性的调节性引起有些相应蛋白酶的收折遭受作用，最终得以调节性了相应什么是染色体传达的浪潮（图1A）。以便进每一步调查拟南芥根延长的碳原子考核机制，在使用TMT球高核蛋清组学进行分析了相较比较组和治理组相互之间球高核蛋清谱的变动。共鉴定结论出120个DEPs，其中的53个上涨球核蛋清和64个下跌球核蛋清，知道3个与拟南芥根部健康成长有关的的DEPs均下跌（图1B）。

亚内部wifi定位是取决血清质功能表的的关键基本要素。运用Uniprot官方网站对DEPs的亚神经元准确确定功能来予测。依照予测报告单，DEPs常见靠近膜（33,40.24%）和胞质溶胶（13,15.85%）。DEPs常见准确确定功能于神经元膜这一个实情进那步可以了原先的发觉。这样，准确确定功能于膜的DEPs对16F16操作有化学反应，并可能的影响拟南芥秧苗的根长胸部发育（图1C）。

图1|DEGs和DEPs的解析和DEPs的亚组织精准定位

(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

为探究拟南芥植株在16F16补救后的调节管控机能，能够GO微生物工程含有研究分享对DEGs和DEPs的意义特点去归类。而言转录组测序，GO归类结果提示提示，BP类目中可观微生物工程含有的DEGs参考文献标注为“对敏感的生理现象迟钝迟钝”、“对压强的生理现象迟钝迟钝”和“对检查是否的生理现象迟钝迟钝”，什么是dna数各自为344个、237个和194个（图2A）。上述所说微生物工程整个整个过程中上涨什么是dna的比率很高，证实16F16补救很有可能最主要能够能够抑制与敏感生理现象迟钝迟钝、胁迫生理现象迟钝迟钝和检查是否生理现象迟钝迟钝一些的整个整个过程来下降藤本常绿草本花卉对胁迫的生理现象迟钝迟钝。KEGG环路研究分享证实，DEGs在“苯丙烷微生物工程炼制”、“藤本常绿草本花卉-脑膜炎奈瑟菌体互为意义”、“藤本常绿草本花卉抗生素数据讯号转导”、“变性淀粉和乳糖细胞代谢”和“MAPK数据讯号环路-藤本常绿草本花卉”等手段中微生物工程含有。除藤本常绿草本花卉抗生素数据讯号转导环路外，各种4种环路中上涨什么是dna较多（图2B）。

实现蛋白质组学结果介绍感觉，KEGG中显著性微生态学富集的前10个是“苯丙烷类微生态学提炼”、“光合用”、“一些绿色植物次生分泌物的微生态学提炼”、“次生分泌物的微生态学提炼”已经“分泌方式”（图2D）。

图2|不同表答基因组和不同表答球胆固醇的环路剖析、

(图源：Liu Y., et al., IJMS., 2024)

蛋白质组学和转录组学联合分析

为了更好地具体进行分析一下DEGs和DEPs互相的关键性性，我对转录组和球蛋白组参与了综合进行分析一下。共测量到16个各有DEGs，15-7个DEGs表达爱出态势相同之处，15个DEGs表达爱出态势反。很快参与了KEGG聚集进行分析一下，后果反映出DEGs和DEPs高聚集了苯丙烷类动物生成视频经由，再度反映出苯丙烷类动物生成视频经由是干扰拟南芥小苗植株生长的关键经由（图3)。

图3|转录组和蛋白酶组的聯合分折

(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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