哈佛等首次获得植物蛋白相互作用图谱

上一篇 / 下一篇  2011-08-26 21:50:57

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来自北卡罗来纳州大学教堂山分校(University of north carolina at chapel hill)、哈佛医学院的研究人员进行了首次针对植物的蛋白相互作用系统分析,获得了第一个植物系统蛋白相互作用图谱(Plant Interactome),这对于分析了解植物蛋白相互关系具有重要的意义。这一研究成果公布在Science杂志上。

文章的通讯作者包括Jeffery L. Dangl教授等多人,其中来自北卡罗来纳大学的Dangl教授是著名的生物学家,曾在植物对疾病产生应答的信号过程,以及基因分析研究方面获得重要成果。2007年当选为美国国家科学院院士。

这项研究是“拟南芥蛋白互作组图谱联盟”的一项最新成果——“拟南芥蛋白互作组图谱联盟”是由20多个国立和国际实验室组成的,致力于了解植物蛋白相互关联的项目,历时4年,由美国国家科学基金会(National Science Foundation )资助800万美元。

研究人员首先分析获得了上万个开放阅读框(ORF),然后利用酵母双杂交技术对这些ORF进行检测,结果在40万次蛋白分析实验中,共发现了6250个蛋白互作样本,其中有2774种蛋白参与。这些蛋白互作样本在拟南芥完整蛋白作用谱中仅占大约2%,这主要是由于分析实验仅覆盖拟南芥完整蛋白的三分之一,而且由于灵敏度的原因,许多较弱的蛋白相互作为无法检测到。这也就是说未来也许还会有更全面的蛋白作用图谱。

不过利用首个植物蛋白互作图谱,研究人员可以整理分类这些互作蛋白,从而可以用于揭示协同作用蛋白的系统网络。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,而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。

研究人员还利用先进的测序技术,演算出了单一基因拷贝扩增事件的时间跨度,并比较了基因拷贝扩增和结合蛋白成分的变化,这将有助于科学家们估算进化过程中这些蛋白的功能如何联系在一起。

这些研究数据为科学家们提供了蛋白互作的双重数据。这些数据,以及将来的蛋白互作组图谱将组成一个信息库,利用这些信息,研究人员将可以获得具有更高的抗旱性、抗病性的农业物,以及更有营养,对人类更有益的新型农产品

PMC:
PMID:

Independently Evolved Virulence Effectors Converge onto Hubs in a Plant Immune System Network

Mukhtar, M. Shahid; Carvunis, Anne-Ruxandra; Dreze, Matija; Epple, Petra; Steinbrenner, Jens; Moore, Jonathan; Tasan, Murat; Galli, Mary; Hao, Tong; Nishimura, Marc T.; Pevzner, Samuel J.; Donovan, Susan E.; Ghamsari, Lila; Santhanam, Balaji; Romero, Viviana; Poulin, Matthew M.; Gebreab, Fana; Gutierrez, Bryan J.; Tam, Stanley; Monachello, Dario; Boxem, Mike; Harbort, Christopher J.; McDonald, Nathan; Gai, Lantian; Chen, Huaming; He, Yijian; Vandenhaute, Jean; Roth, Frederick P.; Hill, David E.;

Plants generate effective responses to infection by recognizing both conserved and variable pathogen-encoded molecules. Pathogensdeploy virulence effector proteins into host cells, where they interact physically with host proteins to modulate defense.We generated an interaction network of plant-pathogen effectors from two pathogens spanning the eukaryote-eubacteria divergence,three classes of Arabidopsis immune system proteins, and ~8000 other Arabidopsis proteins. We noted convergence of effectors onto highly interconnected host proteins and indirect, rather than direct, connectionsbetween effectors and plant immune receptors. We demonstrated plant immune system functions for 15 of 17 tested host proteinsthat interact with effectors from both pathogens. Thus, pathogens from different kingdoms deploy independently evolved virulenceproteins that interact with a limited set of highly connected cellular hubs to facilitate their diverse life-cycle strategies.


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