蛋白质组学

绘制拟南芥转录组、蛋白质组和磷酸化修饰组图谱,蛋白质丰度与翻译后修饰等研究

学术快报
绘制拟南芥转录组、蛋白质组和磷酸化修饰组图谱,蛋白质丰度与翻译后修饰等研究

BioArt植物

原标题:绘制拟南芥转录组、蛋白质组和磷酸化修饰组图谱,系统解析基因表达、蛋白质丰度与翻译后修饰

模式植物拟南芥革新了我们对植物生物学的理解,并影响了生命科学的许多其他领域【1】。对拟南芥的认识也加深了我们对作物重要农艺性状的理解【2】。拟南芥基因组测序工作早在20年前就完成,此后在基因组和表观基因组水平上科研人员对数百个自然变异进行了研究,并取得了一系列重要成果【3,4】。相比之下,作为生物过程的主要执行者,蛋白质组在拟南芥中的研究却远没有那么全面。

为此,德国慕尼黑工业大学Bernhard Kuster研究团队及其他多家合作单位的研究人员绘制了拟南芥的30种组织的转录组、蛋白质组和磷酸化蛋白质组的定量图谱。初步回答了有多少基因以蛋白质的形式存在(超过18000个),它们在哪里表达,大约数量(超过6个数量级的动态范围)和被磷酸化程度(超过43000个位点)。相关研究成果以Mass-spectrometry-based draft of the Arabidopsis proteome 为题发表在Nature 杂志上。

该研究首先通过非标记鸟枪法定量蛋白质组学和RNA-seq分析了30种拟南芥组织样本。RNA-seq一共检测并定量到27655个蛋白编码基因;而质谱一共定量到18210个蛋白,平均覆盖了每个组织表达基因组的66 %,与UniProt(27%)中报道的蛋白质水平上有证据的基因百分比相比,这是一个显著的增加,且是早期组织蛋白质组分析中鉴定的蛋白质数量的两倍多。研究人员进一步系统分析了30种拟南芥组织的磷酸化蛋白质组,使用经典的IMAC技术用来富集磷酸化多肽,然后分馏为4个馏分,继而使用QE-HF进行110分钟梯度的非标记鸟枪法质谱分析,共计鉴定到43903个具有不同的可信度的磷酸化位点,使这项研究成为迄今为止发表的最全面的拟南芥磷酸蛋白质组之一。

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拟南芥组织图与多组学(蛋白组、磷酸化蛋白组、转录组)数据集

参考文献1. Krämer, U. Planting molecular functions in an ecological context with Arabidopsis haliana. eLife 4, (2015)2. Peng, J. et al. ‘Green revolution’ genes encode mutant gibberellin response modulators.Nature 400, 256–261 (1999)3. The Arabidopsis Genome Initiative. Analysis of the genome sequence of the flowering plant Arabidopsis thaliana. Nature 408, 796–815 (2000)4. Kawakatsu, T. et al. Epigenomic diversity in a global collection of Arabidopsis thaliana accessions. Cell 166, 492–505 (2016).
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