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APT分享 | 蛋白质组学解锁木薯保鲜新技能

2019-03-26

木薯是热带和亚热带地区的重要作物,与马铃薯和甘薯并称为世界三大薯类作物。当然,在中国大部分地区,我们最常见到的木薯,应该是这个样子出现的:

图1

                               吃货们看过来~                         

好,看完美食我们接着聊。木薯虽然不错,但是采后很容易变质,难以贮存。这在吃货界显然是不可以忍受的事!还好,大批科学家上线,希望找到让木薯更容易保存的方法。

最近,就有一个瑞士的研究团队利在相对定量蛋白组学技术的帮助下找到了缓解木薯变质的办法(VanderschurenH,et al., Plant Cell, 2014)。

文献来源:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24876255

这个团队对于之前所有人都在研究变质相关基因的状况,提出了自己的看法:“整天基因基因哒,蛋白也很重要啊!修饰也很重要啊!能不能考虑考虑它们的感受?”于是乎,他们选择了Label Free对木薯根的蛋白组做了相对定量分析。

今天小编就和大家聊聊这个研究案例。

不同采后时间的蛋白表达差异

研究人员首先选取了采收后0、6、12和24 h小时的木薯根切片样本,每个时间点三次生物学重复。他们利用SDS提取了各样品的总蛋白,每个样品分五级,分别进行LC-MS/MS检测,每次检测两次技术重复。

所有质谱检测的数据在ProgenesisLCMS上合并分析,使用的是cassava 4.1蛋白数据库。本研究通过分级,木薯根的蛋白组覆盖程度被大大提高,最终一共鉴定到了2632个蛋白,并对其中1199个蛋白的TP3Q丰度进行了排序。在采后生理变质过程中,有293个蛋白表现出显著的丰度变化。

图1

差异蛋白的通路分析

在对293个差异蛋白进行分子功能分类后,研究人员发现,这些差异蛋白的分子功能多数与氧化还原活性相关,由此推断氧化是木薯采后变质的主要原因。在通路分析方面,这个研究和目前大部分的研究不太一样。他们使用的通路分析数据库为AraCyc。通路分析结果显示,这些差异蛋白主要参与了抗坏血酸盐/谷胱甘肽循环、乙烯生物合成、苯丙素生物合成、脂肪酸α氧化、叶酸转换等多个生物过程。

图2

进一步锁定关键酶

通路分析结果显示,抗坏血酸盐/谷胱甘肽循环是木薯采后变质的关键。在木薯根生理性变质过程中,过氧化物和H2O2含量会增加,而该循环正是清除H2O2。研究团队结合他人的研究结果,关注了该循环中的各个关键酶的活性和含量变化,最终他们将研究重点锁定在GPX(谷胱甘肽过氧化物酶),一种重要的过氧化物分解酶,保护细胞膜的结构及功能不受过氧化物的干扰及损害。在木薯采后变质的过程中,GPX在活性和含量上都没有太大变化,因此研究人员假设增加GPX活性也许可以延缓变质进程。

图3

转基因进行验证

为了验证假设,研究人员构建了多个转基因木薯材料,这些材料可以在木薯根中过量表达GPX。结果发现,过量表达GPX以后,木薯根的变质果真得到了缓解!(研究团队真·神算!)

在为研究团队鼓掌的同时,我们也来总结一下(传说中的划重点啦划重点啦):

首先,在你找不到具体目标的时候,蛋白组学比对可以给你一个研究范围。

其次Label Free很适合做这种组间差别比较大的样本蛋白组比对,而有分级操作加持的Label Free能够提高我们获得的数据量。

最后,果然,抗氧化才是延缓衰老变质的王道~(这不是化妆品广告!这不是化妆品广告!这不是化妆品广告!重要的事情说三遍。)


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