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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）一种硫醇-二硫键腐蚀重现酶，在催化剂的目的底物血清质中二加硫物的腐蚀和重排中起着至关注重的目的。在绿植的中，PDI关键参与进来调准花楸树种子生长期和胸部发育，催进胚乳中处理血清的腐蚀折叠型，有着助于油菜蜜的组成。但，PDI在根部生长期中的目的半年前不会探索过。

2025年6月，华北一本大学刘亚楠团队图片在IJMS（IF=5.6）上收录了发表文章“Integrated Transcriptome and Proteome Analysis Reveals the Regulatory Mechanism of Root Growth by Protein Disulfide Isomerase in Arabidopsis”的钻研文。该钻研通过PDI小分子抑制剂16F16弄掉PDI人类表观遗传，最终得以论述人类表观遗传欠缺对沉水草木的决定。没想到表面，16F16治理看不出抑止拟南芥根茎的萌发。因为进1步论述16F16治理的决定，小说作者的使用转录组测序和TMT酶联免疫法血清质组学对治理过的根开始了展现谱探讨。几组学合作探讨阐述了16F16治理下拟南芥小苗根茎改变的调节无线网络，包括涉及到苯丙烷海洋生物获得和沉水草木抗生素预警转导条件。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

成了研究性16F16正确操作对根茎发芽的印象，来进行了根茎滋生的极量影响疲劳试验。但是得出结论16F16正确操作对拟南芥根茎发芽有相关系数治理和改善功能，且如今16F16质量浓度的延长，对根茎的治理和改善功能渐渐的提高。

差异表达基因（DEGs）和差异表达蛋白（DEPs）的分析及亚细胞定位

原作者利用对16F16操作组和照表组确定转录组测序察觉，16F16操作后有994个不同之处描述dna组，在其中330个dna组调整，664个dna组下跌。下跌dna组的总数高远于调整描述dna组的总数。于是，会推断出16F16操作后PDI活性氧的阻止导致某类相应淀粉酶的拆叠由于后果，最后阻止了相应dna组描述的变化趋势（图1A）。是为了深化骤钻研拟南芥根缩减的氧分子原则，实用TMT蛋清质组学研究了剖析组和外理组彼此蛋清质谱的发生改变。共判定出120个DEPs，至少53个调涨蛋清和64个再降蛋清，出现 3个与拟南芥根茎大关于的DEPs均再降（图1B）。

亚生殖细胞分析是选择蛋清质特点的关键的的因素。操作Uniprot小程序对DEPs的亚生殖血细胞品牌导航标记开展预侧。表明预侧报告单，DEPs重要座落膜（33,40.24%）和胞质溶胶（13,15.85%）。DEPs重要品牌定座落生殖血细胞核这一项真实进一大步鼓励了原本的看见。于是，品牌定座落膜的DEPs对16F16解决有现象，并会不良影响拟南芥幼株的根长健康发育（图1C）。

图1|DEGs和DEPs的概述及及DEPs的亚血细胞定位功能

(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

为实验拟南芥根茎在16F16处置后的调节效应措施，经由GO聚集分折对DEGs和DEPs的的功能表现做各类。我们对转录组测序，GO各类没想到现示，BP分类中同质性聚集的DEGs注解为“对畅快的反响”、“对经济压力的反响”和“对生物制品学上的反响”，什么是表观遗传遗传数分为为344个、2315个和194个（图2A）。所述菌物流程中下降什么是表观遗传遗传的此例很高，反映出16F16处置会最主要经由仰制与畅快反响、胁迫反响和生物制品学上反响关于的流程来影响绿植对胁迫的反响。KEGG通道分折反映出，DEGs在“苯丙烷菌物获得”、“绿植-病原菌体互不效应”、“绿植缴素表现转导”、“变性淀粉和绵白糖消化吸收”和“MAPK表现通道-绿植”等前提条件中聚集。除绿植缴素表现转导通道外，其他的4种通道中下降什么是表观遗传遗传较多（图2B）。

依据蛋白质组学结果剖析找到，KEGG中取得含有的前10个是“苯丙烷类怪物分解成”、“光合功效”、“各种各样的树木次生产生物工程制品的怪物分解成”、“次生产生物工程制品的怪物分解成”和“产生手段”（图2D）。

图2|地域差别展示遗传基因和地域差别展示膳食纤维质的信号通路阐述、

(图源：Liu Y., et al., IJMS., 2024)

蛋白质组学和转录组学联合分析

为了能够呈现DEGs和DEPs相互的涉及到的性，我对转录组和核胆固醇组参与了综合确定定量分析。共监测到16个共出DEGs，12个DEGs体现变化变化趋势不同，2个DEGs体现变化变化趋势反。之后参与了KEGG菌物菌物富集确定定量分析，报告表述DEGs和DEPs极度菌物菌物富集了苯丙烷类菌物制作而成手段，最后表述苯丙烷类菌物制作而成手段是后果拟南芥幼芽根茎生长的很重要手段（图3)。

图3|转录组和蛋白酶组的共同分享

(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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