【修饰专栏】MCP-磷酸化修饰与非靶代谢在大豆盐胁迫中的应用
2023-05-30
中科新生命
468盐胁迫是一种重要的渗透胁迫，其影响作物的生长以及产量。盐胁迫能够干扰叶绿体的光合作用以及线粒体的电子传递，促进活性氧（ROS）生产同时引起氧化应激反应。植物有2种去除过量ROS的策略，一种是通过超氧化物岐化酶或抗血酸过氧化物酶等酶降解；还有一种是通过抗坏血酸、甘露醇或者类黄酮等小分子还原。
由于植物不能躲避恶劣的生长条件，为了生存故而进化出强大的抵抗和忍耐逆境的能力，植物感知这些逆境信号后，通过改变信号转导通路以及激发不同的防御机制等来适应不利的环境，而蛋白质的可逆磷酸化是目前人类所知道的生物体内最主要的信号传递方式，真核生物体内随时都有三分之一的蛋白质被磷酸化。
1992年，美国生物化学家Edmind H. Fischer和Edwin G. Krebs因发现具有可逆性的蛋白质磷酸化是一种重要的生物调节机制而被授予诺贝尔生理学或者医学奖。
Edmind H. Fischer和Edwin G. Krebs
Quantitative Phosphoproteomic and Metabonomic Analyses Reveal GmMYB173
Optimizes Flavonoid Metabolism in Soybean under Salt Stress
磷酸化蛋白质组学和代谢组学揭示GmMYB173转录因子能优化盐胁迫下大豆黄酮类代谢
MCP IF=6.54
March 1, 2018
本文中作者利用磷酸化蛋白质组学技术，结果发现盐胁迫下，大豆根中MYB转录因子GmMYB173的第59位磷酸化位点所在肽段显著上调，EMSA和ChIP-qPCR技术随后证实了GmMYB173的磷酸化能促进其与类黄酮合酶基因GmCHS5启动子的结合，导致GmCHS5转录加强，之后非靶代谢组学联合HPLC结果显示类黄酮合成通路中的二羟基B-环类黄酮增加。
中科新生命为本次实验提供了iTRAQ磷酸化蛋白质组学和非靶代谢组学的实验服务。自2004年成立以来，中科新生命已建立科技服务（质谱多组学研究）、生物医药表征确证和精准医疗三大服务平台。中科前身为中科院上海生命科学研究院蛋白质组研究分析中心（SIBS），是最早参与国际HLPP（肝脏）、HPPP（血浆）项目的平台之一，已获得CMA计量认证及邓白氏认证。中科秉承“为人类健康事业做出贡献”的信念，整合蛋白质组、代谢组、临床诊疗及医药研发数据，为实现基础研究到临床的完美转化提供精准平台。
而在本文作者所发表的上一篇文章中，则是利用磷酸化蛋白质组学和蛋白质组学解析大豆耐盐机理，实验结果表明参与chalcone代谢通路的酶（查尔酮合酶CHS、查尔酮异构酶CHI和细胞色素P450单氧酶CPM）与盐胁迫相关，提示了盐胁迫条件下，一些关键的蛋白，如MYB转录因子磷酸化介导了chalcone代谢调控通路。（Mechanisms of soybean roots’ tolerances to salinity revealed by proteomic and phosphoproteomic comparisons betweentwo cultivars MCP Papers in Press. Published on September 25, 2015 as Manuscript M115.051961 Copyright 2015）
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小编心得
该作者2018年所发表文章中的实验结果完全验证了2015年所发文章的蛋白质组学+磷酸化蛋白质组学实验结果。在上一篇文章中，作者解析不同盐敏感的大豆栽培种耐盐机理，组学数据显示盐胁迫条件下， MYB转录因子磷酸化介导了chalcone代谢调控通路。而本篇文章中，作者利用磷酸化蛋白质+非靶代谢组学以及其他的生理生化实验，证实了盐胁迫下，GmMYB173转录因子磷酸化确实引起类黄酮合成通路中二羟基B-环类黄酮增加。
这个思路对于得到组学数据后，要进行后续研究的老师们来说具有很好的借鉴意义。
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下期预告
很多情况下，我们除了想要知道哪些蛋白具有磷酸化修饰，更为关心的可能是：在某些具体的条件下或生物过程中，有哪些蛋白或氨基酸位点的磷酸化发生了明显的表达改变。因为，这些发生改变的磷酸化修饰，可能在该生物过程中发挥了重要的作用。下一期，我们将从鉴定分析进阶到定量分析，即如何从对照组与处理组、健康组与疾病组中，找到发生磷酸化修饰表达量变化的那些蛋白和位点——磷酸化修饰组的定量分析，我们下期见。
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