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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

营养素质二硫键异构酶（PDI，EC 5.3.4.1）一种硫醇-二硫键腐蚀还原成酶，在促使底物营养素质中二加硫物的腐蚀和重排中起着至关很重要的用处。在植被中，PDI一般积极参与的调节迅雷种子出芽和成长发育，可以淡化胚乳中放置营养素的腐蚀拆叠，有着助于蜂花粉的导致。但是，PDI在根部发芽中的用处一年前是没有科研过。

2026年4月，华北学校刘亚楠专业团体在IJMS（IF=5.6）上发表文章了题写“Integrated Transcriptome and Proteome Analysis Reveals the Regulatory Mechanism of Root Growth by Protein Disulfide Isomerase in Arabidopsis”的学习文章。该学习利于PDI小分子抑制剂16F16剔除PDI人类基因遗传，因此探讨人类基因遗传损坏对苔藓绿植的的印象。但是反映，16F16去清理显著缓和拟南芥植株的生长的。为了能让进一歩探讨16F16去清理的印象，小编用转录组测序和TMT按量蛋白酶质组学对去清理过的根去了表达方式谱深入概述。多个学联席深入概述证明了16F16去清理下拟南芥植株植株缩减的调节网，一般牵扯苯丙烷微生物合成视频和苔藓绿植的肾上腺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

为探讨16F16除理对根茎滋生的会影响，确定了根茎张拉的用量发应疲劳试验。报告单呈现16F16除理对拟南芥根茎滋生有取得可以抑定制用，且由于16F16密度的添加，对根茎的可以抑定制用渐次不断增强。

差异表达基因（DEGs）和差异表达蛋白（DEPs）的分析及亚细胞定位

编辑经过对16F16正确处置组和对应组进行转录组测序发展，16F16正确处置后一共994个文化差异描述方式DNA遗传遗传，但其中330个DNA遗传遗传上涨，664个DNA遗传遗传再降。再降DNA遗传遗传的总次数宏大过上涨描述方式DNA遗传遗传的总次数。如此，能预测16F16正确处置后PDI吸附性的治理和改善致使有的各种对应核蛋白的拆卸给予印象，所以治理和改善了各种对应DNA遗传遗传描述方式的现象（图1A）。关键在于进一大步深入剖析拟南芥根还缩短的碳原子共识机制，安全使用TMT淀粉酶质组学剖析了比较组和处里组直接淀粉酶质谱的发生改变。共评定出120个DEPs，其中的53个调整淀粉酶和6几个再降淀粉酶，感觉3个与拟南芥植株健康有关于的DEPs均再降（图1B）。

亚受损细胞定位的功能是判断蛋白酶质的功能的关键的问题。便用Uniprot小程序对DEPs的亚组织组织追踪标记使用预估。表明预估結果，DEPs首要属于膜（33,40.24%）和胞质溶胶（13,15.85%）。DEPs首要追踪定属于组织组织膜这些实际上全面一个脚印适用了事先的挖掘。为此，追踪定属于膜的DEPs对16F16治理有发生反应，并有机会决定拟南芥秧苗的根长生长（图1C）。

图1|DEGs和DEPs的定性分析并且DEPs的亚血细胞定位手机

(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外理后的调节影响缘由，采用GO聚集介绍对DEGs和DEPs的能力有特点使用细分。来说转录组测序，GO细分数据提示，BP品目中更为明显聚集的DEGs引用为“对激刺的不良反應”、“对压差的不良反應”和“对耐腐蚀的不良反應”，遗传什么是基因组数各是为344个、23个和194个（图2A）。出现生物体体期间中上涨遗传什么是基因组的的比例很高，揭示16F16外理很有可能大部分采用减缓与激刺不良反應、胁迫不良反應和耐腐蚀不良反應有关的期间来变低藤本苔藓草本花卉对胁迫的不良反應。KEGG卫星的移动信号环路介绍揭示，DEGs在“苯丙烷生物体体炼制”、“藤本苔藓草本花卉-病源体相互之间影响”、“藤本苔藓草本花卉荷尔蒙卫星的移动信号转导”、“含淀粉和乳糖细胞代谢”和“MAPK卫星的移动信号卫星的移动信号环路-藤本苔藓草本花卉”等条件中聚集。除藤本苔藓草本花卉荷尔蒙卫星的移动信号转导卫星的移动信号环路外，任何4种卫星的移动信号环路中上涨遗传什么是基因组较多（图2B）。

顺利通过蛋白质组学结果分折发掘，KEGG中取得海洋生物制品学富集的前10个是“苯丙烷类海洋生物制品学合出”、“光合的作用”、“各式各样值物次生基础分泌转化物的海洋生物制品学合出”、“次生基础分泌转化物的海洋生物制品学合出”或者“基础分泌转化途经”（图2D）。

图2|之间的关系表示遗传基因和之间的关系表示淀粉酶质的径路研究、

(图源：Liu Y., et al., IJMS., 2024)

蛋白质组学和转录组学联合分析

为了能够阐述DEGs和DEPs彼此的涉及到的性，写作者对转录组和血清质组使用了协同研究。共判断到16个共同拥有DEGs，17个DEGs理解趋向英文相等，一DEGs理解趋向英文反着的。随着使用了KEGG聚集研究，最后阐明DEGs和DEPs长度聚集了苯丙烷类生物技术技术镶嵌经过，再度阐明苯丙烷类生物技术技术镶嵌经过是决定拟南芥植株植株发育期的必要经过（图3)。

图3|转录组和蛋白酶组的联和介绍

(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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