抗体芯片技术构建乙烯调控桃果实发育成熟的生物学模型

发布时间：2020-06-03 浏览人次：发布人：

abmart abmart 3月19日

桃（pernus persica），蔷薇科，是世界上重要的果树种类。同时桃也是典型的呼吸跃变型果实，在果实成熟过程中迅速产生乙烯，果实迅速软化。然而，硬质桃品种不会产生大量乙烯，果实成熟后仍然坚硬，不同于溶质桃品种的柔软果实。桃果实的硬度对于果实的采摘、运输、保存、上架等具有重要的影响。乙烯的生物合成在桃果实成熟过程中起着重要的调控作用，但是参与到该过程中的一些重要蛋白和代谢产物仍然知之甚少。

2020年3月，Horticulture Research 发表了郑州果树所王志强团队题为Application of an antibodychip for screening differentially expressed proteins during peach ripening andidentification of a metabolon in the SAM cycle to generate a peach ethylenebiosynthesis model的研究论文。

该研究构建了全球第一款针对桃蛋白组的单克隆抗体库，并通过抗体芯片技术筛选桃果实发育过程中表达量发生变化的蛋白（组）。研究团队一共构建了含有12384个单克隆抗体的抗体库，大约可覆盖4950个蛋白，并通过抗体芯片一共筛选得到1587个差异点。研究团队鉴定得到了33个差异蛋白，其中包括乙烯生物合成途径中的一些关键酶，例如ACO1、SAHH、SAMS和MetE等。研究发现桃果实发育后期，相比硬质桃（CN16），ACO1在溶质桃（CN13）中蛋白表达量显著的上调，而MetE则显著下调。接着研究团队检测了这些酶的代谢底物的变化，以便进一步确认这些酶的变化对于乙烯的生物合成的调节机制。结果显示，Hcy的含量在溶质桃果实成熟后期显著高于硬质桃，相反Met和SAH的含量在硬质桃中更高（图2）。

Fig. 2 Analysis of enzymeabundance and metabolite changes during peach ripening.

为了进一步研究乙烯生物合成途径中的一些酶是否会形成蛋白复合体来促进整个代谢物的流转，研究者使用了包括co-IP、Y2H、BIFC等生化实验分析了蛋白互作情况。结果显示，SAHH和MetE具有直接互作关系，在SMAS的co-IP产物中发现有细胞囊泡运输相关蛋白， G蛋白信号通路，以及细胞壁修饰相关的一些蛋白的富集（图3）。

Fig. 3 Detection of protein–protein interaction between MetE and SAHH.

最后，研究者通过动力学模型来模拟桃果实成熟过程中植物激素调控和转录调控的预测模型。研究者将实验中测得的mRNA数据、蛋白数据和代谢数据放到一起来作为参数估计，建构了一个动力学预测模型，并通过已有的实验数据对该模型进行了相关验证（图6）。该研究中的大量蛋白表达数据、蛋白互作数和代谢组数据，以及构建的果实发育动力学模型对于今后桃果实发育的研究提供了很好理论参考和实践价值。同时该研究中构建的桃单克隆抗体库等资源，研究团队也将开放给国内外研究单位进行合作研究。