图片来源: Chair of Proteomics and Bioanalytics
通过绘制超过18,000个蛋白质的图谱，慕尼黑工大的科学家们为流行的模型植物拟南芥创建了一个广泛的分子参考资料，可以通过在线数据库ProteomicsDB（(www.proteomicsdb.org）免费获取"。
植物在食物链中是不可替代的，它们为基本上所有的生物提供食物和氧气，它们调节着地球的气候。蛋白质在控制包括植物在内的生命的各个方面起着关键作用。在慕尼黑工业大学(TUM)的领导下，一个科学家小组已经绘制出了在模型植物拟南芥中发现的大约18,000种蛋白质的图谱。
任何生物体的每个细胞都包含完整的遗传信息，编码在被称为的DNA核苷酸构建块序列中。但是植物是如何创造出各种各样的组织的呢，比如将光能转化成化学能并产生氧气的叶子，或者从土壤中吸收养分的根?
答案在于各自组织细胞的蛋白质模式。蛋白质是每个细胞中的主要分子。它们是生物催化剂，在细胞内部和细胞间传递信号，形成细胞结构等等。
慕尼黑工大的蛋白质组学和生物分析学教授Bernhard Kuster解释说: “要形成蛋白质模式，不仅要知道组织中存在哪些蛋白质，更重要的是要知道蛋白质的数量。”。例如，光合作用机制中的蛋白质主要存在于叶子中，也存在于种子中，但含量要低一千倍。
实验室植物作为基础研究的模型
Julia Mergner博士和Bernhard Kuster教授的研究小组利用生化和高通量分析方法对模式之物拟南芥进行了检测，以找出更多关于分子组成的信息。
40年来，这种开小白花的不起眼的杂草一直是植物生物学的“实验鼠”。 它很小，通常要求不高，而且容易种植。 这些特性为其在遗传学和分子生物学中的广泛应用铺平了道路。 从对拟南芥的基础研究中获得的见解往往可以转移到作物上，这一事实也使拟南芥成为植物育种研究的有趣对象。
大多数数据是使用一种称为液相色谱-串联质谱法的方法产生的，这种方法可以在一个实验中同时分析数以千计的蛋白质，而生物信息学方法有助于分析大量数据。
拟南芥-全球科学界图集
Bernhard Kuster 解释说：“这是我们第一次全面地描绘了蛋白质组，也就是来自模式植物拟南芥组织的所有蛋白质。这使我们对植物的复杂生物学有了新的认识。”
研究工作的所有成果都汇总在一个虚拟图集中，该图集为以下问题提供了初步答案:
大约27,000个基因中有多少是以蛋白质的形式存在于植物中的(18,000个) ？
它们在生物体中处于什么位置(例如花、叶或茎) ？
它们的大致数量是多少？
所有数据都可以在在线蛋白质组数据库ProteomicsDB中免费获得，该数据库已经包含了人类蛋白质组的蛋白质目录，该目录由慕尼黑工大的同一研究小组于2014年破译。
研究结果作为今后作物分析的基础
拟南芥和其他植物的分子图集很可能有相似之处。Kuster说:“因此，这幅图集应该也能激发对其他植物的研究。”
在未来，研究人员将把注意力转向对作物的分析。特别令人感兴趣的将是研究当植物受到害虫攻击时蛋白质组如何变化，或者植物如何适应气候变化。
文献来源:
Julia Mergner et al, Mass-spectrometry-based draft of the Arabidopsis proteome, Nature (2020). DOI: 10.1038/s41586-020-2094-2
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2094-2
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