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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

核营养素二硫键异构酶（PDI，EC 5.3.4.1）都是种硫醇-二硫键硫化反应回归酶，在崔化底物核营养素中二塑炼物的硫化反应和重排中起着重中之重性的的功效。在蕨类植物中，PDI主要参予调理种子网不断涌现和发育状况，促使胚乳中会自动储存核核蛋清的硫化反应折起来，也存在助于花粉的功用的成型。因此，PDI在根茎生長中的的功效以往不能研究方案过。

2023年4月，大西北大学生刘亚楠精英团队在IJMS（IF=5.6）上发过了名为“Integrated Transcriptome and Proteome Analysis Reveals the Regulatory Mechanism of Root Growth by Protein Disulfide Isomerase in Arabidopsis”的探讨论文范文。该探讨巧用PDI小分子抑制剂16F16剔除PDI什么是染色体，可以科研什么是染色体异常对绿植的影响力到。后果表面，16F16处里很大克制拟南芥根部的种植。方便进两步科研16F16处里的影响力到，小编运用转录组测序和TMT参考值膳食纤维质组学对处里过的根使用了表示谱了解。多个学携手了解表明了16F16处里下拟南芥植株根部变短的监测网上，主要涉及到苯丙烷生物学分解和绿植性激素无线信号转导手段。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

要探究式16F16加工操作对根部种植的导致，实施了根部长度的标准容量影响可靠性试验。最终结果显示16F16加工操作对拟南芥根部种植有为显著遏制做用，且跟随16F16浓度值的提高，对根部的遏制做用急剧激发。

差异表达基因（DEGs）和差异表达蛋白（DEPs）的分析及亚细胞定位

我经由对16F16治理组和对应组通过转录组测序察觉，16F16治理后一共994个对比展示表观遗传，这里面330个表观遗传调涨，664个表观遗传降低。降低表观遗传的用户欧亚于调涨展示表观遗传的用户。但是，会估测16F16治理后PDI活性酶的仰制造成某类有关于蛋白酶的拆卸深受反应，得以仰制了有关于表观遗传展示的浪潮（图1A）。为了能够进一大步的研究拟南芥根降低的分子结构制度化，便用TMT核膳食纤维组学定量分析了相较比较组和加工处理组两者之间核膳食纤维谱的变动。共监定出120个DEPs，在这当中53个上浮核蛋清和6几个下降核蛋清，显示3个与拟南芥植株健康成长关于的DEPs均下降（图1B）。

亚肿瘤细胞地位是来决定淀粉酶质性能的关键点情况。操作Uniprot网站下载对DEPs的亚癌组织wifi地位手机实现分折。依据分折后果，DEPs核心为于膜（33,40.24%）和胞质溶胶（13,15.85%）。DEPs核心wifi定为于癌组织膜这样客观进一次的支持了之前的发现了。如此，wifi定为于膜的DEPs对16F16操作有反馈，并可以关系拟南芥苗芽的根长骨骼发育（图1C）。

图1|DEGs和DEPs的讲解并且 DEPs的亚内部市场定位

(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

为研究方案拟南芥植株在16F16整理后的调空规则，实现GO丰度定量定量分析对DEGs和DEPs的功能表表现进行分级整理。相对转录组测序，GO分级整理报告提示，BP种类中可观丰度的DEGs注解为“对伤害性的反應”、“对阻力的反應”和“对催化的反應”，遗传遗传人类基因数分开为344个、235个和194个（图2A）。以上所述海洋生物体整个环节中再降遗传遗传人类基因的比率很高，揭示16F16整理已经核心实现抑制性与伤害性反應、胁迫反應和催化反應相关的整个环节来消减沉水动值物对胁迫的反應。KEGG无线走势环路定量定量分析揭示，DEGs在“苯丙烷海洋生物体获得”、“沉水动值物-脑膜炎双球菌体间接的功效”、“沉水动值物肾上腺素类无线走势转导”、“玉米淀粉和乳糖细胞代谢”和“MAPK无线走势无线走势环路-沉水动值物”等渠道中丰度。除沉水动值物肾上腺素类无线走势转导无线走势环路外，某个4种无线走势环路中再降遗传遗传人类基因较多（图2B）。

完成蛋白质组学结果探讨发觉，KEGG中为显著聚集的前10个是“苯丙烷类海洋生物体学合并”、“光合做用”、“不同的常绿植物次生产生物体学的海洋生物体学合并”、“次生产生物体学的海洋生物体学合并”还有“产生途经”（图2D）。

图2|差别的抒发什么是基因和差别的抒发核脂肪酸的径路分折、

(图源：Liu Y., et al., IJMS., 2024)

蛋白质组学和转录组学联合分析

考虑到证明DEGs和DEPs互相的涉及到的性，创作者对转录组和蛋白质组实现了整合定性具体分析。共论文检测到16个共要DEGs，17个DEGs呈现方法市场现象一样，9个DEGs呈现方法市场现象相反的成语。陆陆续续实现了KEGG聚集定性具体分析，结论证明DEGs和DEPs特别聚集了苯丙烷类生物技术学自动分解成经过，再证明苯丙烷类生物技术学自动分解成经过是的影响拟南芥秧苗根部健康成长的关键性经过（图3)。

图3|转录组和血清组的联和数据分析

(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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