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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

淀粉酶酶质二硫键异构酶（PDI，EC 5.3.4.1）是一种种硫醇-二硫键被阳极氧化反应抹除酶，在催化反应底物淀粉酶酶质中二加硫物的被阳极氧化反应和重排中起着至关关键的影响。在蕨类植物中，PDI关键通过转换种子地址萌生和成长，促进会胚乳中储放淀粉酶酶的被阳极氧化反应拆卸，就有助于花粉量的变成。但是，PDI在植株生长的中的影响已前没探索过。

2028年1月，华北大学本科刘亚楠队伍在IJMS（IF=5.6）上收录了一篇“Integrated Transcriptome and Proteome Analysis Reveals the Regulatory Mechanism of Root Growth by Protein Disulfide Isomerase in Arabidopsis”的科研毕业论文。该科研采取PDI小分子抑制剂16F16除去PDI遗传基因遗传，于是科研遗传基因遗传缺位对树种的应响到。报告证明，16F16加工看不出可抑制拟南芥根茎的发展。为了更好地进的一步科研16F16加工的应响到，创作者安全使用转录组测序和TMT定量数据介绍蛋清质组学对加工过的根实施了表达方法谱数据介绍。几组学共同数据介绍反映了16F16加工下拟南芥秧苗根茎缩小的改善网上，主要在拆迁中遇到苯丙烷微生物分解和树种皮质激素数字信号转导条件。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

因为与探讨16F16操作对植株产生的影晌，开展了植株长度的残留量不良反应试验报告。结局显示16F16操作对拟南芥植株产生有明显遏设计制作方法用，且因为16F16酸度的不断增加，对植株的遏设计制作方法用渐渐的增加。

差异表达基因（DEGs）和差异表达蛋白（DEPs）的分析及亚细胞定位

作家在对16F16处置组和对比组实施转录组测序看见，16F16处置后各有994个差别的呈现出来爱DNA，各举330个DNA上涨，664个DNA下跌。下跌DNA的需求量宏超出上涨呈现出来爱DNA的需求量。往往，能预测16F16处置后PDI渗透性的可以减缓引起有些对应淀粉酶的伸缩遭到影响力，最终得以可以减缓了对应DNA呈现出来爱的变化趋势（图1A）。方便进一步明确骤科研拟南芥根改变的团伙长效机制，应用TMT蛋清质组学探讨了剖析组和处里组当中蛋清质谱的不同。共亲子鉴定出120个DEPs，这当中53个上浮蛋清和6几个下跌蛋清，显示3个与拟南芥根茎生长发育有关的的DEPs均下跌（图1B）。

亚组织地位是而定核营养物质能力的重要要素。采用Uniprot网页对DEPs的亚細胞精确分析来进行预測。会按照预測结果显示，DEPs包括座落在膜（33,40.24%）和胞质溶胶（13,15.85%）。DEPs包括精确定座落在細胞膜这一种事情进两步能够了已经的感觉。那么，精确定座落在膜的DEPs对16F16解决有响应，并可能不良影响拟南芥苗芽的根长健康发育（图1C）。

图1|DEGs和DEPs的深入分析并且 DEPs的亚癌细胞地位

(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

为学习拟南芥根部在16F16治疗后的政策调控缘由，经由GO聚集使用具体分析对DEGs和DEPs的用途表现形式使用分为。对于那些转录组测序，GO分为导致界面显示，BP类中同质性聚集的DEGs注脚为“对条件影响的表现”、“对水压的表现”和“对耐腐蚀的表现”，表观遗传数各分为为344个、233个和194个（图2A）。所诉怪物方式中缩减表观遗传的占比很高，表述16F16治疗很有可能主要的经由可以抑制与条件影响表现、胁迫表现和耐腐蚀表现有关系的方式来缩减草木对胁迫的表现。KEGG径路使用具体分析表述，DEGs在“苯丙烷怪物转化成”、“草木-病源体之间功效”、“草木性刺激素无线移动讯号转导”、“含淀粉和白砂糖细胞代谢”和“MAPK无线移动讯号径路-草木”等途经中聚集。除草木性刺激素无线移动讯号转导径路外，另外的4种径路中缩减表观遗传较多（图2B）。

按照蛋白质组学结果分折表明，KEGG中明显丰度的前10个是“苯丙烷类微微生物制品炼制”、“光合功能”、“多种作物次生新陈消化吸收率物的微微生物制品炼制”、“次生新陈消化吸收率物的微微生物制品炼制”并且 “新陈消化吸收率行业”（图2D）。

图2|距离抒发基因遗传和距离抒发血清质的通道剖析、

(图源：Liu Y., et al., IJMS., 2024)

蛋白质组学和转录组学联合分析

想要阐释DEGs和DEPs彼此的关联性，我对转录组和蛋白质组做出了连合分折。共监测到16个一共有DEGs，12个DEGs呈现爱前景差不多，一个DEGs呈现爱前景反过来。最后做出了KEGG聚集分折，结局呈现DEGs和DEPs极高聚集了苯丙烷类微动物制作而成路经，已经呈现苯丙烷类微动物制作而成路经是的影响拟南芥幼芽根茎大的关键路经（图3)。

图3|转录组和核蛋白组的合作了解

(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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