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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

球球蛋白酶质二硫键异构酶（PDI，EC 5.3.4.1）一种硫醇-二硫键阳极硫化的完美重现酶，在崔化底物球球蛋白酶质中二塑炼物的阳极硫化的和重排中起着至关比较重要的的功效。在草木中，PDI主要是体验上下调整种子选手出芽和健康成长，增进胚乳中放置球球蛋白酶的阳极硫化的折叠型，也助于花粉及花粉类食物的进行。只不过，PDI在植株植物生长中的的功效之前没了探究过。

202四年6月，大西北二本大学刘亚楠团队协作在IJMS（IF=5.6）上投稿了发表文章“Integrated Transcriptome and Proteome Analysis Reveals the Regulatory Mechanism of Root Growth by Protein Disulfide Isomerase in Arabidopsis”的分析开题报告。该分析凭借PDI小分子抑制剂16F16祛除PDI遗传基因遗传，而使理论探析遗传基因遗传不全对绿植的影向。最后表述，16F16处置特别可抑制拟南芥植株的衍生。为了能让全面骤理论探析16F16处置的影向，作著运用转录组测序和TMT按量球膳食纤维组学对处置过的根来进行了体现谱定性定量分析。多个学综合定性定量分析折射出了16F16处置下拟南芥苗芽植株还缩短的调节网站，一般针对的目标苯丙烷生物学组成和绿植性激素电磁波转导渠道。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

为了能让科学探究16F16加工对根茎生张的的影响，实现了根茎长度的分子量反馈做实验的时候。结论证实16F16加工对拟南芥根茎生张有可观促使做用，且伴随着16F16氨水浓度的延长，对根茎的促使做用频频增强学习。

差异表达基因（DEGs）和差异表达蛋白（DEPs）的分析及亚细胞定位

著者展开对16F16办理组和剖析组展开转录组测序出现，16F16办理后总计有994个不同传达遗传DNA，在其中330个遗传DNA上浮，664个遗传DNA再降。再降遗传DNA的数据欧亚于上浮传达遗传DNA的数据。如此，需要推断16F16办理后PDI灵活性的限制诱发个别相应蛋白质的翻折获得会影响，而限制了相应遗传DNA传达的发展（图1A）。只为进两步研究方案拟南芥根节约的分子结构策略，用到TMT核苷酸质组学浅析了参考组和补救组间核苷酸质谱的变换。共鉴定费出120个DEPs，其中的53个调整核苷酸和64个降低核苷酸，发展3个与拟南芥植株發育相关的的DEPs均降低（图1B）。

亚内部位置定位是决定的淀粉酶质职能的关键缘由缘由。选用Uniprot拜谱生物对DEPs的亚上皮癌细胞品牌市场定位功能做出分析预测分析。据分析预测分析报告单，DEPs主耍应用于膜（33,40.24%）和胞质溶胶（13,15.85%）。DEPs主耍品牌市场定位功能于上皮癌细胞这真相进三步支撑了原先的会发现。为此，品牌市场定位功能于膜的DEPs对16F16办理有发应，并已经引响拟南芥幼芽的根长骨骼发育（图1C）。

图1|DEGs和DEPs的研究分析并且 DEPs的亚体细胞标记

(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

为科研拟南芥植株在16F16进行处理后的宏观调控制度，顺利利用GO含有介绍对DEGs和DEPs的效果基本特征采取划分。而言转录组测序，GO划分数据出现，BP类目中重要含有的DEGs注音为“对激刺的反响”、“对压差的反响”和“对生物体工程学的反响”，人类人类基因遗传数各为344个、239个和194个（图2A）。所述生物体工程流程中调低人类人类基因遗传的基数很高，是因为16F16进行处理概率包括顺利利用可以抑制与激刺反响、胁迫反响和生物体工程学反响相关内容的流程来缩减树木对胁迫的反响。KEGG通道介绍是因为，DEGs在“苯丙烷生物体工程生成”、“树木-致病菌体互相意义”、“树木生长的激素无线4g数据信息转导”、“玉米淀粉和白砂糖代谢率”和“MAPK无线4g数据信息通道-树木”等路经中含有。除树木生长的激素无线4g数据信息转导通道外，同一4种通道中调低人类人类基因遗传较多（图2B）。

用蛋白质组学结果深入分析发现，KEGG中正相关含有的前10个是“苯丙烷类生态学生成”、“光合意义”、“种种蕨类植物次生消化吸收物的生态学生成”、“次生消化吸收物的生态学生成”、“消化吸收路线”（图2D）。

图2|对比表答出染色体和对比表答出血清质的环路定性分析、

(图源：Liu Y., et al., IJMS., 2024)

蛋白质组学和转录组学联合分析

为了让体现了DEGs和DEPs中间的相应性，我们对转录组和血清质组使用了结合分折。共测量到16个公有DEGs，16个DEGs描述出来发展差不多，6个DEGs描述出来发展反之。然后使用了KEGG微生物制品含有分折，效果表达DEGs和DEPs角度微生物制品含有了苯丙烷类微生物制品组成途经，又一次表达苯丙烷类微生物制品组成途经是印象拟南芥秧苗植株成长的比较重要途经（图3)。

图3|转录组和淀粉酶组的合作进行分析

(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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