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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

球高脂肪酸二硫键异构酶（PDI，EC 5.3.4.1）一种硫醇-二硫键阳极氧化物的重置酶，在催化反应底物球高脂肪酸中二加硫物的阳极氧化物的和重排中起着首要性的用处。在绿植中，PDI基本参予可以调节種子出芽和发育状况，促进会胚乳中会自动储存球脂肪酸的阳极氧化物的折叠伞，也会助于花粉的使用的产生。同时，PDI在根茎产生中的用处原先没能的研究过。

2023年11月，华北二本大学刘亚楠团对在IJMS（IF=5.6）上刊出了发表文章“Integrated Transcriptome and Proteome Analysis Reveals the Regulatory Mechanism of Root Growth by Protein Disulfide Isomerase in Arabidopsis”的设计文献。该设计再生利用PDI小分子抑制剂16F16取除PDI遗传表观遗传，才能科学学习遗传表观遗传缺位对植被的影向。导致认为，16F16治理显然可以抑制拟南芥根部的种子发芽。成了进两步科学学习16F16治理的影向，创作者应用转录组测序和TMT参考值球膳食纤维组学对治理过的根通过了表明谱研究定性分析。几组学联办研究定性分析反映了16F16治理下拟南芥小苗根部减短的调整wifi网络，主耍涉及到苯丙烷怪物自动合成和植被性激素卫星信号转导路径。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

只为科学探究16F16治疗对根部生長的影晌，去了根部张拉的标准容量影响做实验的时候。結果得出结论16F16治疗对拟南芥根部生長有同质性能够抑做成用，且跟随着16F16溶液浓度的增大，对根部的能够抑做成用渐次提高。

差异表达基因（DEGs）和差异表达蛋白（DEPs）的分析及亚细胞定位

小说作家完成对16F16加工组和照表组确定转录组测序遇到，16F16加工后总共994个文化差异抒发表观遗传遗传，这当中330个表观遗传遗传调涨，664个表观遗传遗传下降。下降表观遗传遗传的量宏以调涨涨抒发表观遗传遗传的量。对此，应该推断16F16加工后PDI可溶性的限制会导致那些对应球蛋白的折叠型受过应响，可以限制了对应表观遗传遗传抒发的未来趋势（图1A）。从而进的一步研发拟南芥根大幅度缩短的分子结构体系，运行TMT核高核蛋清酶组学解析了照表组和加工组间核高核蛋清酶谱的转变。共鉴定结论出120个DEPs，在当中53个上涨核核蛋清酶和6几个再降核核蛋清酶，发现了3个与拟南芥植株健康有关于的DEPs均再降（图1B）。

亚组织定位手机是取决蛋清质用途的关健要素。采用Uniprot网页对DEPs的亚人体细胞核精确分析参与分析。依照分析数据，DEPs包括坐落在膜（33,40.24%）和胞质溶胶（13,15.85%）。DEPs包括精确定坐落在人体细胞核膜某一史实进一歩搭载了仍然的知道。所以，精确定坐落在膜的DEPs对16F16处里有反應，并将干扰拟南芥幼株的根长发展（图1C）。

图1|DEGs和DEPs的研究包括DEPs的亚細胞wifi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

为探索拟南芥根部在16F16净化外理后的调节影响系统，根据GO含有阐述对DEGs和DEPs的特点特征描述来等级区分。而言转录组测序，GO等级区分成果出现，BP门类中同质性含有的DEGs批注为“对兴奋影响的体现”、“对有压力的体现”和“对化学上的工业的体现”，染色体遗传数分别为为344个、234个和194个（图2A）。所述生物工程学时候中上涨染色体遗传的比倒很高，发现16F16净化外理很有可能具体根据阻止与兴奋影响体现、胁迫体现和化学上的工业体现相关的时候来影响值物对胁迫的体现。KEGG径路阐述发现，DEGs在“苯丙烷生物工程学分解”、“值物-病原菌体互相影响”、“值物刺抗生素数据转导”、“玉米淀粉和乳糖分解”和“MAPK数据径路-值物”等路经中含有。除值物刺抗生素数据转导径路外，的4种径路中上涨染色体遗传较多（图2B）。

用蛋白质组学结果讲解出现，KEGG中相关性丰度的前10个是“苯丙烷类菌物合并”、“光合影响”、“各种各样苔藓植物次生排泄物的菌物合并”、“次生排泄物的菌物合并”、“排泄条件”（图2D）。

图2|区别表明爱DNA和区别表明爱蛋白质的通道讲解、

(图源：Liu Y., et al., IJMS., 2024)

蛋白质组学和转录组学联合分析

从而反映出DEGs和DEPs当中的想关性，创作者对转录组和蛋清质组来来了协同探讨。共测试到16个共出DEGs，16个DEGs表示出来浪潮相似，个DEGs表示出来浪潮相反的。随着来来了KEGG动物体丰度探讨，然而反映出DEGs和DEPs高强度动物体丰度了苯丙烷类动物体转化成途经，下次反映出苯丙烷类动物体转化成途经是引响拟南芥植株根茎阴茎发育的关键性途经（图3)。

图3|转录组和血清组的携手分享

(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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