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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

球蛋白酶酶质二硫键异构酶（PDI，EC 5.3.4.1）一种硫醇-二硫键钝化完美重现酶，在促使底物球蛋白酶酶质中二硫化橡胶物的钝化和重排中起着至关必要的功效。在花草中，PDI具体参与进来调节器种子的萌生和发肓，增强胚乳中会自动储存球蛋白酶酶的钝化伸缩，有着助于花粉及花粉类食物的建成。其实，PDI在根茎植物的生长中的功效己前不存在科学研究过。

202四年三月份，大西北社会刘亚楠管理团队在IJMS（IF=5.6）上说出了发表文章“Integrated Transcriptome and Proteome Analysis Reveals the Regulatory Mechanism of Root Growth by Protein Disulfide Isomerase in Arabidopsis”的探究开题报告。该探究灵活运用PDI小分子抑制剂16F16除掉PDI遗传基因组，而论述遗传基因组缺损对绿植的直接影晌。最终结果发现，16F16加工明显的治理和改善拟南芥植株的绿植的生长。从而切实一个脚印论述16F16加工的直接影晌，作家在使用转录组测序和TMT一定量蛋白酶质组学对加工过的根来进行了抒发谱研究剖析。几组学联合技术研究剖析阐释了16F16加工下拟南芥小苗植株不但缩减的政策调控微信网络，主耍在拆迁中遇到苯丙烷微生物合成视频和绿植的激素数据信号转导手段。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

要想蜡烛燃烧实验16F16治理对根部发育的干扰，使用了根部伸展的使用量的反应耐压。最终结果得出结论16F16治理对拟南芥根部发育有更为明显克生产制功用，且不断地16F16酸度的新增，对根部的克生产制功用迅速减弱。

差异表达基因（DEGs）和差异表达蛋白（DEPs）的分析及亚细胞定位

小说作者去对16F16治理组和比对组去转录组测序看到，16F16治理后共分994个性别差异展示染色体组，进来330个染色体组调涨，664个染色体组再降。再降染色体组的个数统计长远于调涨展示染色体组的个数统计。所以说，能否猜测16F16治理后PDI活性酶的抑止致使或者涉及到的蛋清的拆叠感受到引响，进而抑止了涉及到的染色体组展示的未来趋势（图1A）。关键在于进步骤探析拟南芥根减小的团伙机理，采用TMT淀粉酶质组学讲解了比对组和加工处理组当中淀粉酶质谱的的变化。共鉴定费出120个DEPs，至少53个上浮淀粉酶和6几个下降淀粉酶，找到3个与拟南芥植株成长发育涉及到的DEPs均下降（图1B）。

亚上皮细胞手机定位是选择球高蛋白能力的要点重要因素。运行Uniprot系统对DEPs的亚血血细胞位置位置系统参与预测分析分析。据预测分析分析结局，DEPs首要坐落膜（33,40.24%）和胞质溶胶（13,15.85%）。DEPs首要位置定坐落血血细胞质上述事实真相进步适配了此前的发现。之所以，位置定坐落膜的DEPs对16F16加工有体现，并可能性影响到拟南芥小苗的根长骨骼发育（图1C）。

图1|DEGs和DEPs的阐述同时DEPs的亚细胞核品牌定位

(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

为理论研究拟南芥植株在16F16加工补救后的监测工作机制，借助GO含有分折对DEGs和DEPs的功能表共同点开展几大类。在转录组测序，GO几大类导致凸显，BP行业类别中明显含有的DEGs注脚为“对热血的发应”、“对压为的发应”和“对有机氧化表现迟钝的发应”，表观遗传数分为为344个、233个和194个（图2A）。上面微生物体进程中调低表观遗传的比例怎么算很高，得出结论16F16加工补救概率通常借助调控与热血发应、胁迫发应和有机氧化表现迟钝发应相关的的进程来消减树种对胁迫的发应。KEGG通道分折得出结论，DEGs在“苯丙烷微生物体提炼”、“树种-病原菌体能够效应”、“树种雌雄激素数据4g手机信号转导”、“面粉和白砂糖新陈代谢”和“MAPK数据4g手机信号通道-树种”等经由中含有。除树种雌雄激素数据4g手机信号转导通道外，一些4种通道中调低表观遗传较多（图2B）。

借助蛋白质组学结果概述察觉到，KEGG中特殊丰度的前10个是“苯丙烷类生态学镶嵌”、“光合效应”、“各方面苔藓植物次生新陈代谢转化转化物的生态学镶嵌”、“次生新陈代谢转化转化物的生态学镶嵌”、“新陈代谢转化转化方式”（图2D）。

图2|相互影响把你想表达出出来人类基因和相互影响把你想表达出出来蛋白酶质的通道讲解、

(图源：Liu Y., et al., IJMS., 2024)

蛋白质组学和转录组学联合分析

为了能让反映DEGs和DEPs两者的很重要性性，小编对转录组和血清质组实现了联和具体分折。共测量到16个一共DEGs，12个DEGs形容新浪潮雷同，4个DEGs形容新浪潮相近。马上又实现了KEGG聚集具体分折，最终结果认为DEGs和DEPs高聚集了苯丙烷类菌物自动获得行业，其次认为苯丙烷类菌物自动获得行业是直接影响拟南芥苗芽植株發育的很重要行业（图3)。

图3|转录组和球蛋白组的综合定量分析

(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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