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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

球核蛋白酶质二硫键异构酶（PDI，EC 5.3.4.1）是一个种硫醇-二硫键防钝化还原系统酶，在催化剂的的意义底物球核蛋白酶质中二塑炼物的防钝化和重排中起着至关根本的的意义。在树种中，PDI主要的参与者调结种子bt种植和成长发育，推进胚乳中儲存球核蛋白酶的防钝化折叠式，亦有助于油菜蜜的建立。那么，PDI在植株种植中的的意义从前没了理论研究过。

2025年7月，华北大家刘亚楠团对在IJMS（IF=5.6）上刊登了发表文章“Integrated Transcriptome and Proteome Analysis Reveals the Regulatory Mechanism of Root Growth by Protein Disulfide Isomerase in Arabidopsis”的科研文章。该科研回收利用PDI小分子抑制剂16F16弄掉PDI表观遗传，若想研究探讨探讨表观遗传低下对绿植的作用。结杲反映出，16F16工作凸显抑制作用拟南芥根部的发育。要为进第一步研究探讨探讨16F16工作的作用，创作者实用转录组测序和TMT定量定性阐述核胆固醇组学对工作过的根通过了展现谱定性阐述。多个学整合定性阐述表明了16F16工作下拟南芥小苗根部还缩短的干预网咯，主耍有苯丙烷怪物提炼和绿植刺激素数据信号转导渠道。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

以便探求16F16工作对根茎发育的损害，来了根茎伸展的含水量表现试验装置。结果显示证实16F16工作对拟南芥根茎发育有为显著调控的功效，且现在16F16盐浓度的延长，对根茎的调控的功效迅速明显增强。

差异表达基因（DEGs）和差异表达蛋白（DEPs）的分析及亚细胞定位

小说作家经过对16F16清理组和对应组实行转录组测序显示，16F16清理后现有994个不一致性描述爱出来表观遗传，另外330个表观遗传调整，664个表观遗传下跌。下跌表观遗传的总量宏达到调整描述爱出来表观遗传的总量。于是，就能够推算16F16清理后PDI渗透性的可以治理和改善造成些相关联核蛋白的叠折受到了直接影响，可以可以治理和改善了相关联表观遗传描述爱出来的潮流（图1A）。为了让加大力度一个脚印研究介绍拟南芥根大幅度缩短的分子结构新机制，运行TMT蛋清质组学介绍了照表组和整理组区间内蛋清质谱的影响。共鉴定费出120个DEPs，表中53个调涨蛋清和6几个调整蛋清，感觉3个与拟南芥植株成长发育关联的DEPs均调整（图1B）。

亚上皮细胞定位功能键是影响蛋清质功能键的的关键主观因素。实用Uniprot网络对DEPs的亚内部市场固定系统确定分析。通过分析报告，DEPs重要靠近膜（33,40.24%）和胞质溶胶（13,15.85%）。DEPs重要市场固定系统于内部膜这其实进那步搭载了已经的出现。所以，市场固定系统于膜的DEPs对16F16治理有的反应，并能够的影响拟南芥小苗的根长大（图1C）。

图1|DEGs和DEPs的概述并且DEPs的亚细胞核导航定位

(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

为调查拟南芥根部在16F16办理后的国家宏观调控体制，使用GO菌物体聚集研究深入分析对DEGs和DEPs的基本功能功能使用种行业类型。在转录组测序，GO种行业类型毕竟显视，BP行业类型中重要菌物体聚集的DEGs注解为“对兴奋的不起功用”、“对经济压力的不起功用”和“对普通机械的不起功用”，DNA遗传数各是为344个、237个和194个（图2A）。上述所说菌物体时中下降DNA遗传的占比很高，证明16F16办理会基本使用调控与兴奋不起功用、胁迫不起功用和普通机械不起功用有关于的时来下降常绿草本草本花卉对胁迫的不起功用。KEGG电磁波径路研究深入分析证明，DEGs在“苯丙烷菌物体炼制”、“常绿草本草本花卉-病毒体上下级功用”、“常绿草本草本花卉性肾上腺素电磁波转导”、“面粉和乳糖新陈代谢”和“MAPK电磁波电磁波径路-常绿草本草本花卉”等方法中菌物体聚集。除常绿草本草本花卉性肾上腺素电磁波转导电磁波径路外，其余4种电磁波径路中下降DNA遗传较多（图2B）。

经过蛋白质组学结果剖析发展，KEGG中为显著丰度的前10个是“苯丙烷类菌物体学合并”、“光合做用”、“所有动植物次生排泄物的菌物体学合并”、“次生排泄物的菌物体学合并”、“排泄路线”（图2D）。

图2|对比表现基因组和对比表现球膳食纤维的径路了解、

(图源：Liu Y., et al., IJMS., 2024)

蛋白质组学和转录组学联合分析

从而呈现DEGs和DEPs相互之间的想关性，小说作家对转录组和膳食纤维质组确定了联动讲解。共的检测到16个一共DEGs，1五个DEGs形容态势完全相同，9个DEGs形容态势相对。后来确定了KEGG海洋生物体丰度讲解，最后是因为DEGs和DEPs层面海洋生物体丰度了苯丙烷类海洋生物体分解成渠道，第三是因为苯丙烷类海洋生物体分解成渠道是影晌拟南芥小苗植株骨骼发育的核心渠道（图3)。

图3|转录组和淀粉酶组的协力研究

(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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