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转录组+蛋白质组联合助力生理分子机制研究

转录组学和蛋白质组学都是用来检测基因在不同分子层面的表达水平。由于这两种技术各自的优势,越来越多的科研工作者选择以转录组+蛋白质组联合的方式去研究基因表达调控机制。本期为大家带来近期合作客户发表的几篇精选转录+蛋白联合分析文章(排名不分先后)。

ONE

[1] Integrative transcriptome and proteome analyses provide new insights into different stages of Akebia trifoliata fruit cracking during ripening

发表期刊:《Biotechnology for Biofuels》

发表时间:2020.08

项目单位:中国农业科学院麻类研究所

主要研究内容:

三叶木通是一种重要的油料经济作物。然而,在果实成熟的过程中往往会出现开裂的情况,从而更易造成病虫害导致减产。为了研究果实开裂的分子机制,研究团队采用了细胞器形态学观察、转录组学+蛋白质组学联合分析、靶向蛋白质组验证(PRM)的研究手段,发现:

(1) 在开裂的果实中,它们的细胞壁会在前期变薄及更松散。

(2) 转录+蛋白质组联合分析显示:细胞壁代谢相关基因,例如果胶裂解酶、果胶酯酶、β-半乳糖苷酶等在开裂果实中显著上调。

本次研究成果为三叶木通的分子育种提供了有用的分子机制基础。

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果实细胞壁的显微观察

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细胞壁代谢通路基因表达变化

TWO

[2] A multi-omic analysis of orange-spotted grouper larvae infected with nervous necrosis virus identifies increased adhesion molecules and collagen synthesis in the persistent state

发表期刊:《Fish and Shellfish Immunology》

发表时间:2020.03

项目单位:集美大学

主要研究内容:

石斑鱼会受到神经坏死性病毒(NNV)的侵染,从而造成巨大的经济损失。为了了解NNV侵染石斑鱼的分子机制,研究团队利用转录组+蛋白质组比较了感染NNV后的基因差异表达情况。通过聚焦转录组与蛋白质组共同的差异分子,在感染存活组中胶原蛋白合成以及分子吸附相关基因显著上调,而这些基因可能与抑制致死性免疫反应功能有关。这些信息为后续进一步针对NNV感染致死率进行分子育种提供了关键的分子机制基础。

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NNV感染后的差异基因分布及功能

THREE

[3] 2-Methoxy-1,4-naphthoquinone induces metabolic shifts in Penicillium digitatum revealed by high-dimensional biological data

发表期刊:《Journal of agricultural and food chemistry》

发表时间:2020.08

项目单位:华南农业大学

主要研究内容:

Penicillium digitatum(指状青霉)是造成柑橘绿霉病的主要致病菌。研究团队在寻找针对P. digitatum的高效、天然抗菌剂过程中,发现2-甲氧基-1,4-萘并醌(MNQ)具有较好的P. digitatum抑制作用。为了进一步了解MNQ抗菌背后的分子机制,研究团队采用了转录组+蛋白质组+代谢组联合分析了MNQ处理P. digitatum后菌体的分子变化。结果发现,这三个组学的结果共同指向了细胞壁与支链氨基酸的合成,表明MNQ主要通过影响这些生理功能起到抑制P. digitatum生长的作用。这些信息为后续进一步开发更高效的抗菌剂提供了有用信息。

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MNQ处理后的基因差异表达情况及功能

小编小结

以上几篇研究成果,虽然研究对象不同(植物、鱼类、微生物),但研究模式比较类似:

(1) 首先发现一种具有实际应用价值或潜力的生理现象;

(2) 然后利用转录组+蛋白质组多组学联合揭示该生理现象背后潜在的分子机制,为后续进一步改良储备信息。

同时,我们也注意到类似的研究正呈现从转录组或蛋白质组单一组学向转录+蛋白多组学发展的趋势。因为相对于单一组学,转录+蛋白联合具有更明显的优势:

(1) 蛋白质的表达水平更能真实反应最终的生物表型变化;

(2) 转录组检测灵敏度高,可以获得更多低丰度表达基因(如转录因子)的表达信息;

(3) 无参转录本组装提升无参考基因组物种蛋白质组研究质量。

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