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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

氨基酸质二硫键异构酶（PDI，EC 5.3.4.1）不是种硫醇-二硫键阳极氧化反应物还原成酶，在催化氧化反应物底物氨基酸质中二加硫物的阳极氧化反应物和重排中起着至关根本的角色。在草本植物中，PDI常见参与性调控迅雷种子长出和发肓，使得胚乳中存贮氨基酸的阳极氧化反应物收放，亦有助于花粉量的转变成。因此，PDI在根茎植物生长中的角色很久以前无探讨过。

2021年三月，西北部综合大学刘亚楠技术团队在IJMS（IF=5.6）上发布了发表文章“Integrated Transcriptome and Proteome Analysis Reveals the Regulatory Mechanism of Root Growth by Protein Disulfide Isomerase in Arabidopsis”的科研文献。该科研充分利用PDI小分子抑制剂16F16出掉PDI染色体，于是研究方案探讨染色体缺损对树木的会决定。可是意味着，16F16外理显著抑止拟南芥根茎的生长发育。为着进一部研究方案探讨16F16外理的会决定，写作者实用转录组测序和TMT降钙素原检测高蛋白质组学对外理过的根做了形容谱具体概述。几组学联办具体概述阐述了16F16外理下拟南芥苗芽根茎减小的调整手机网络，基本包括苯丙烷生物技术合成视频和树木激素药信息转导路径。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

为了能让洞察分析一下16F16净化除理对根茎出现发育的影晌，展开了根茎受力的含水量症状检验。没想到取决于16F16净化除理对拟南芥根茎出现发育有取得治理和改善做用，且伴随16F16溶度的提升，对根茎的治理和改善做用慢慢增进。

差异表达基因（DEGs）和差异表达蛋白（DEPs）的分析及亚细胞定位

创作者行通过对16F16净化治理组和比较组确定转录组测序发现了，16F16净化治理后通用994个文化差异表明人类dna组，各举330个人类dna组上浮，664个人类dna组变动。变动人类dna组的數量长远于上浮表明人类dna组的數量。往往，行估测16F16净化治理后PDI活力的促使会造成任何一些淀粉酶的折叠式感受到危害，若想促使了一些人类dna组表明的上升趋势（图1A）。要为进步定性分析拟南芥根延长的原子核考核机制，采用TMT血清质组学定性分析了相较比较组和外理组期间血清质谱的变化无常。共司法鉴定出120个DEPs，在当中53个上浮血清和64个变动血清，出现 3个与拟南芥根茎胸部发育相关联的DEPs均变动（图1B）。

亚神经细胞固定是决定了核苷酸质功效的重点主要原因。动用Uniprot网对DEPs的亚组织細胞准确位置去分折。可根据分折报告，DEPs具体座落膜（33,40.24%）和胞质溶胶（13,15.85%）。DEPs具体准确定座落组织細胞膜某种事实真相进这一步可以了之前的出现。如此，准确定座落膜的DEPs对16F16补救有生理反应，并可能会应响拟南芥植株的根长发展（图1C）。

图1|DEGs和DEPs的探讨还有DEPs的亚体细胞市场定位

(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

为钻研拟南芥根部在16F16加工处置后的改善机能，能够GO海洋怪物聚集介绍对DEGs和DEPs的功能性症状进行进行种类。来说转录组测序，GO进行种类结果显示显示，BP种类中有效海洋怪物聚集的DEGs引用为“对多种多样的症状”、“对重压的症状”和“对海洋怪物学的症状”，表观遗传数分开为344个、238个和194个（图2A）。下列海洋怪物环节中上涨表观遗传的占比很高，显示16F16加工处置或者首要能够抑止与多种多样症状、胁迫症状和海洋怪物学症状重要性的环节来降低了草木对胁迫的症状。KEGG径路介绍显示，DEGs在“苯丙烷海洋怪物组成”、“草木-病原菌体主动效用”、“草木的的激素数据信息转导”、“变性淀粉和乳糖消化吸收”和“MAPK数据信息径路-草木”等经由中海洋怪物聚集。除草木的的激素数据信息转导径路外，相关4种径路中上涨表观遗传较多（图2B）。

实现蛋白质组学结果阐述发觉，KEGG中明显动物制品富集的前10个是“苯丙烷类动物制品提炼”、“光合功效”、“各方面草本植物次生分泌物的动物制品提炼”、“次生分泌物的动物制品提炼”及“分泌渠道”（图2D）。

图2|不同表述方式遗传基因和不同表述方式蛋清质的径路浅析、

(图源：Liu Y., et al., IJMS., 2024)

蛋白质组学和转录组学联合分析

关键在于探求DEGs和DEPs彼此的相应性，著者对转录组和血清质组通过了联席浅析。共加测到16个总计有DEGs，1五个DEGs体现市场需求英文同等，5个DEGs体现市场需求英文相悖。接着通过了KEGG含有浅析，最终呈现DEGs和DEPs宽度含有了苯丙烷类怪物制成方式，继续呈现苯丙烷类怪物制成方式是作用拟南芥小苗根茎发肓的最重要方式（图3)。

图3|转录组和蛋白质组的连合阐述

(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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