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最大的植物蛋白互作图谱完成

 

20多个国立和国际实验室组成“拟南芥蛋白互作组图谱联盟”,经费由美国国家科学基金会和美国国立卫生研究院资助。

植物蛋白互作网络图

植物蛋白互作网络图

一个国际研究小组对拟南芥细胞中上千个蛋白质之间互作进行绘图和分析,拟南芥在植物生理的研究地位如同实验小鼠在人体生理的研究地位。

Salk研究所植物学家 Joseph Ecker 称,在这项研究中,我们设法为科学家提供蛋白互作的双重数据,这些数据连同将来的蛋白互作组图谱组成一个信息库,生物学家可利用这些信息使得农业作物具有更高的抗旱性、抗病性;也使得农业作物更富有营养和对人类的益处更大。

这一研究项目为期4年,由美国国家科学基金会National Science Foundation 资助800万美元。

研究负责人Marc Vidal 称,这是一个很契合的协助,Joe 和他的同事在Salk 研究所已经对拟南芥基因组测序,并克隆出一些编码蛋白的基因,而我们在Dana Farber 研究所研究了其他生物(如酵母菌)的蛋白互作图谱。

在项目的起始阶段,技术员Mary Galli将储存的拟南芥编码蛋白的基因克隆转化成一种适合于蛋白互作测试的形式。Galli称,10000个以上的开放阅读框(ORF)被转化,它们的序列验证后用于蛋白互作检测。

基于酵母双杂交试验的蛋白质互作检测流程对这些开放阅读框进行系统的操作。在多于40万种拟南芥蛋白结合测试中,研究人员一共发现6250个蛋白互作样本,并有2774种蛋白参与其中。他们还列举出与过去蛋白互作研究的相同点,证实这些数据的真实性和可靠性。

6205种蛋白互作样本在拟南芥完整蛋白作用谱中仅占大约2%,因为,检测试验仅覆盖拟南芥完整蛋白的1/3;由于灵敏度的原因不能检测许多较弱的蛋白作用。考虑到这些因素,更大的蛋白作用图谱将会出现。

即便作为起始步骤,这一新图谱还是很有用处的。研究人员把互作蛋白分类到功能组中用于揭示协同作用蛋白的网络。Ecker 称,我们知道的信息很少,如植物中不同激素信号通路是如何交流的,但是,这项研究帮助我们发现一些通路之间的链接。

对蛋白图谱的进一步分析得到植物进化的新认识。研究人员发现,1900对互作蛋白可能是原始基因拷贝扩增的产物;拟南芥基因组数据表明植物基因的随机拷贝数比动物的多,这些基因拷贝使得植物具有适应环境变化的遗传多样性。

通过先进的基因组测年技术,研究人员能够算出单一基因拷贝扩增事件的时间跨度,并在基因拷贝扩增和结合蛋白成分更换的方面进行比较。Vidal 称,这些信息让我们能估测进化过程中这些蛋白的功能如何串并在一起,这些第一手的分析借助了拟南芥中大量的、高质量的数据集以及(自然条件下)基因拷贝的高频率扩增。

研究人员发现,拷贝扩增事件发生后,拟南芥蛋白的结合关系变化很快。随着拷贝基因参与新的生理功能后,这种结合关系的变化逐渐变慢,直至在进化压力条件下固定下来。Vidal 称,即便这些蛋白质的氨基酸序列继续保持歧化,蛋白结合关系的歧化经历初始快速变化之后大幅变慢,这是我们没有预料到的。

Ecker和他的同事希望,这项研究在认识植物生理学方面标志着快速进步时期的到来,Ecker 称,我们可以从系统的视角下观察拟南芥是如何行使生理功能的,这些认识其中一大部分也适用于其它植物物种,包括农作物和药用的植物。

 

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摘要
一个国际研究小组对拟南芥细胞中上千个蛋白质之间互作进行绘图和分析,拟南芥在植物生理的研究地位如同实验小鼠在人体生理的研究地位。
关键字
蛋白 图谱
 
 
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