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科学家绘制出植物泛蛋白复合体图谱
日期:2020-05-07 作者:未知 来源:iPlants 点击:
     2020 年 3 月 18 日,Cell杂志在线发表了来自美国得克萨斯大学奥斯汀分校Edward M.Marcotte 课题组题为“A Pan-plant Protein Complex Map Reveals Deep Conservation and Novel Assemblies”的研究论文。
    该研究通过 Co-fractionation MS (CF-MS)方法,从 13 种植物中系统地鉴定了体内的蛋白质复合体,大大扩展了植物中稳定蛋白质复合体的数据库。
    目前植物物种测序的基因组数目越来越多,但是多数植物蛋白的生化特征及生物功能仍然知之甚少。如拟南芥基因组编码约 35,000 个编码蛋白质基因,但这些蛋白质中的大多数功能仍不清楚。通过确定蛋白质之间的相互作用是发现基因和蛋白质功能的关键步骤,因此,揭示植物内蛋白的相互作用信息将极大地促进植物基础研究的努力,并为提高作物产量、抗病/抗逆性和生产生物燃料提供了可能。
    但是许多用于在动物和酵母中大规模发现蛋白质复合体的技术(例如高通量亲和纯化质谱法[AP-MS])价格过高,甚至难以大规模使用。同时由于植物有复杂的基因组,多倍性。因此,植物中的 AP-MS 实验仅限于目标蛋白家族研究,无法大规模应用。
    该研究运用了一种新的方法 Co-fractionation MS (CF-MS)方法,该方法可检测相互作用的蛋白质,适用于任何物种,无需抗体或单个蛋白质的转基因表位标签。CF-MS 涉及色谱分离天然蛋白质提取物,然后使用 MS 鉴定每个生化部分中的蛋白质。分离中蛋白质的共洗脱(CF)可作为相互作用的证据,当在多个不同的分离中进行测量时,这是蛋白质相互作用的严格信号。
    同时该研究选用了跨越11亿年进化的绿色植物的13个物种,利用 CF-MS 生成了一个庞大,多样且有代表性的蛋白质相互作用组学数据集。数据分析表明,该数据库代表了来自不同物种和提取物中的 141,910 多种独特蛋白质和 23,896种 OG(orthogroup),这是迄今为止对植物进行的最大的蛋白质组学调查,涵盖了广泛的功能区域。该数据集提供了绿色植物保守表达的蛋白质组的面貌。
    此后,该研究通过独立分析和化学交联确认 CF-MS相互作用。如实验证实了CCT复合物在整个植物中都是保守的,并表明植物中的 3D 亚基组织类似于动物,表明 CF-MS 忠实地捕获了蛋白质组装体。
    之后,研究生成了植物进化保守的泛蛋白体图谱,这些之前鉴定的蛋白复合物还鉴定由新的关联以及植物中从未鉴定的蛋白质组成。
    此外,该研究从蛋白质相互作用中还发现蛋白质功能和表型。总之,该研究通过使用 CF-MS 蛋白质组学鉴定了跨植物高度保守的主要蛋白质复合体,构建了植物细胞基本生化“接线图”的参考图。尽管该研究提供了一些将蛋白与表型联系起来并测试特定功能的例子,但是我们可以通过多种其他方式来挖掘这一丰富的数据集,从而为我们的研究提供新的思路。
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