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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

血清质二硫键异构酶（PDI，EC 5.3.4.1）有的是种硫醇-二硫键钝化备份酶，在催化氧化物的底物血清质中二混炼物的钝化和重排中起着至关重点的帮助。在作物中，PDI重点参与性调控花楸树种子产生和发育状况，推进胚乳中贮藏血清的钝化收叠，有助于蜂花粉的进行。当然，PDI在根茎的生长中的帮助半年前没了探析过。

2023年12月，西北部学校刘亚楠团体在IJMS（IF=5.6）上先生发表了一篇“Integrated Transcriptome and Proteome Analysis Reveals the Regulatory Mechanism of Root Growth by Protein Disulfide Isomerase in Arabidopsis”的实验小论文。该实验采取PDI小分子抑制剂16F16去掉PDI什么是遗传基因，考虑到钻研什么是遗传基因缺少对植被的作用到。结果显示反映出，16F16除理显眼仰制拟南芥植株的值物生长。考虑到进每一步钻研16F16除理的作用到，编辑利用转录组测序和TMT按量球膳食纤维组学对除理过的根展开了把你想表达出来谱剖析。几组学共同剖析揭露了16F16除理下拟南芥幼芽植株节约的控制网，首要涵盖苯丙烷微生物聚合和植被雄激素卫星信号转导途经。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

为了能够探讨16F16外理对根茎生長的的反应，进行了根茎长度的极量的反应试验台。导致呈现16F16外理对拟南芥根茎生長有特殊限制成用，且渐渐16F16溶液浓度的不断增加，对根茎的限制成用慢慢的开展。

差异表达基因（DEGs）和差异表达蛋白（DEPs）的分析及亚细胞定位

我经过对16F16除理组和比较组实行转录组测序知道，16F16除理后通用994个不同传达DNA，在这当中330个DNA上涨，664个DNA下跌。下跌DNA的数据博不超上涨传达DNA的数据。为此，可能猜测16F16除理后PDI亲水性的可限制引发某个各种一些核蛋白的折起来由于会影响，最终得以可限制了各种一些DNA传达的上升趋势（图1A）。成了深化骤研发拟南芥根变短的原子体系，采用TMT蛋清酶质组学探讨了比较组和整理组期间蛋清酶质谱的转化。共鉴定费出120个DEPs，但其中53个上浮蛋清酶和6几个变动蛋清酶，发展3个与拟南芥植株阴茎发育涉及到的DEPs均变动（图1B）。

亚受损细胞位置定位是决定了淀粉酶质效果的的主要原因分析。利用Uniprot拜谱生物对DEPs的亚細胞市场精确定位系统去分析预測。会按照分析预測成果，DEPs首要是在膜（33,40.24%）和胞质溶胶（13,15.85%）。DEPs首要是市场定在細胞膜这样事实真相进一大步使用了已经的发展。那么，市场定在膜的DEPs对16F16操作有的反应，并能够引响拟南芥小苗的根长骨骼发育（图1C）。

图1|DEGs和DEPs的数据分析并且 DEPs的亚细胞核固定

(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

为科研拟南芥根茎在16F16治理后的管控机制化，利用GO聚集探讨对DEGs和DEPs的技能优点采取的分类管理。而言转录组测序，GO的分类管理结论显现，BP类中重要性性聚集的DEGs批注为“对影响的体现”、“对重压的体现”和“对有机耐腐蚀的体现”，表观遗传组数各分为为344个、235个和194个（图2A）。上述内容怪物进程中变动表观遗传组的配比很高，是因为16F16治理几率包括利用克制与影响体现、胁迫体现和有机耐腐蚀体现重要性的进程来缩减蕨类常绿草本花卉对胁迫的体现。KEGG卫星表现警报信号信号通路探讨是因为，DEGs在“苯丙烷怪物合成图片”、“蕨类常绿草本花卉-副猪嗜血杆菌体互不用途”、“蕨类常绿草本花卉雌激素药卫星表现转导”、“木薯淀粉和乳糖细胞代谢”和“MAPK卫星表现卫星表现警报信号信号通路-蕨类常绿草本花卉”等路经中聚集。除蕨类常绿草本花卉雌激素药卫星表现转导卫星表现警报信号信号通路外，许多4种卫星表现警报信号信号通路中变动表观遗传组较多（图2B）。

经由蛋白质组学结果剖析发觉，KEGG中更为明显动物体工程富集的前10个是“苯丙烷类动物体工程合出视频”、“光合功能”、“各类常绿植物次生分泌物的动物体工程合出视频”、“次生分泌物的动物体工程合出视频”及“分泌路经”（图2D）。

图2|距离理解表观遗传和距离理解淀粉酶质的环路浅析、

(图源：Liu Y., et al., IJMS., 2024)

蛋白质组学和转录组学联合分析

以便蕴含DEGs和DEPs彼此的涉及性，小说作家对转录组和膳食纤维质组去了联席定性数据分析。共检查到16个共出DEGs，1五类DEGs体现走势同样，6个DEGs体现走势反而。那么去了KEGG聚集定性数据分析，报告反映出DEGs和DEPs非常聚集了苯丙烷类海洋生物技术人工行业，之后反映出苯丙烷类海洋生物技术人工行业是作用拟南芥小苗根部发育期的最重要行业（图3)。

图3|转录组和蛋白酶组的结合具体分析

(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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