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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

脂肪酸质二硫键异构酶（PDI，EC 5.3.4.1）一种硫醇-二硫键阳极脱色物还原系统酶，在催化剂的功用底物脂肪酸质中二混炼物的阳极脱色物和重排中起着至关极为重要的功用。在藤本植物中，PDI大部分体验的调节迅雷种子出芽和健康发育，带动胚乳中存储脂肪酸的阳极脱色物折叠伞，都是助于花粉的的作用的出现。不过，PDI在植株发育中的功用一年前也没有研究探讨过。

2023年9月，东北大学本科刘亚楠组织在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”的实验文献资料。该实验进行PDI小分子抑制剂16F16删去PDI染色体，故而探究染色体损坏对沉水绿色植物的直接会影响。結果阐明，16F16参与外理比较突出可以抑制拟南芥植株的繁殖。从而进一点探究16F16参与外理的直接会影响，作著采用转录组测序和TMT一定量球脂肪酸组学对参与外理过的根参与了表达出来谱定性分享。几组学结合定性分享蕴含了16F16参与外理下拟南芥植株植株缩减的调节管控在线，重点牵涉苯丙烷生物学合成图片和沉水绿色植物激素药数字信号转导途经。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

要想研究性学习16F16净化解决对植株植物生長的影晌，通过了植株张拉的含量生理反应试验报告。后果显示16F16净化解决对拟南芥植株植物生長有明显减弱用处，且不断地16F16质量浓度的提升，对植株的减弱用处日渐改善。

差异表达基因（DEGs）和差异表达蛋白（DEPs）的分析及亚细胞定位

原作者借助对16F16处里组和对比组来转录组测序感觉，16F16处里后总计有994个差异化呈现DNA，另外330个DNA上涨，664个DNA下跌。下跌DNA的數量宏少于上涨呈现DNA的數量。之所以，都可以猜测16F16处里后PDI特异性的减弱会造成有些重要性的淀粉酶的叠折遭到作用，以此减弱了重要性的DNA呈现的市场趋势（图1A）。为了更好地进一大步数据分析拟南芥根缩小的碳原子规则，用TMT脂肪酸酶质组学数据分析了對照组和整理组互相脂肪酸酶质谱的发生变化。共监定出120个DEPs，在这其中53个调涨脂肪酸酶和6七个下降脂肪酸酶，会发现3个与拟南芥植株发育成熟一些的DEPs均下降（图1B）。

亚肿瘤细胞导航定位是决定的球高蛋白功用的关键影响因素影响因素。施用Uniprot官方网站对DEPs的亚血神经细胞追踪精确定位手机来进行預测。不同預测数据，DEPs最主要的隶属于膜（33,40.24%）和胞质溶胶（13,15.85%）。DEPs最主要的追踪定隶属于血神经细胞质某些事实上进几步支撑了之前的知道。故此，追踪定隶属于膜的DEPs对16F16进行处理有作用，并可能引响拟南芥幼芽的根长大（图1C）。

图1|DEGs和DEPs的定性分析并且DEPs的亚组织细胞位置

(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

为探讨拟南芥根部在16F16补救后的自我调节规则，实现GO聚集剖析对DEGs和DEPs的功能键特色确定类目。相对于转录组测序，GO类目后果呈现，BP类目中偏态聚集的DEGs引用为“对激刺的反馈”、“对有压力的反馈”和“对催化式的反馈”，人类DNA组数分别是为344个、239个和194个（图2A）。所诉生物体技术期间中上涨人类DNA组的配比很高，表述16F16补救或许注意实现缓和与激刺反馈、胁迫反馈和催化式反馈关于的期间来减少花草对胁迫的反馈。KEGG数据环路剖析表述，DEGs在“苯丙烷生物体技术制作而成”、“花草-致病菌体互不使用”、“花草肾上腺素数据转导”、“小麦淀粉和绵白糖分解”和“MAPK数据数据环路-花草”等路径中聚集。除花草肾上腺素数据转导数据环路外，另外4种数据环路中上涨人类DNA组较多（图2B）。

借助蛋白质组学结果阐述发觉，KEGG中显著性聚集的前10个是“苯丙烷类动物镶嵌”、“光合角色”、“很多绿植的次生细胞产菌物的动物镶嵌”、“次生细胞产菌物的动物镶嵌”还有“细胞产生路径”（图2D）。

图2|地域不同之处理解出来人类基因和地域不同之处理解出来蛋清质的环路深入分析、

(图源：Liu Y., et al., IJMS., 2024)

蛋白质组学和转录组学联合分析

关键在于呈现DEGs和DEPs中的涉及到的性，创作者对转录组和淀粉酶质组实现了共同研究讲解。共检测工具到16个共分DEGs，1一个DEGs把你想表达爱出来未来浪潮差不多，一个DEGs把你想表达爱出来未来浪潮相等。随着实现了KEGG聚集研究讲解，但是证实DEGs和DEPs相对高度聚集了苯丙烷类动物制作而成路线，再度证实苯丙烷类动物制作而成路线是直接影响拟南芥小苗根部骨骼发育的至关重要路线（图3)。

图3|转录组和蛋清组的综合浅析

(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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