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Yanmei Chen* and Wolfram Weckwerth (2020) Mass Spectrometry Untangles Plant Membrane Protein Signaling Networks.Trends in Plant Science.
来源:本站    发布时间:2020-5-23 9:46:40    点击数量:201

Yanmei Chen* and Wolfram Weckwerth (2020) Mass Spectrometry Untangles Plant Membrane Protein Signaling Networks.Trends in Plant Science.

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质谱技术解析细胞质膜信号网络
        质谱技术从发明以来获得过多次诺贝尔奖,近年来在植物生物学研究中的应用也越来越广泛。该综述总结介绍了使用质谱技术研究植物细胞质膜蛋白尤其是激酶的功能、膜蛋白磷酸化和蛋白相互作用等领域的最新进展,全面阐述了植物质膜信号网络的解析思路,并对这些技术在植物生物学中的应用进行了深入讨论,提出了有效的分析方法。
        细胞质膜作为植物与外界环境进行物质运输、能量转换和信号感应感知的重要组分,在植物生长发育和逆境响应等生命过程中起重要作用。膜蛋白是质膜功能的主要承担者,根据其在质膜上的分布和定位,主要分为三大类:外膜蛋白、整合膜蛋白和脂锚定蛋白。质膜上富含大量受体激酶、通道蛋白和酶类,这些蛋白在植物生理和生化过程中发挥关键功能。但由于膜蛋白复杂程度高、相对含量少、较强的疏水性等性质使其在分析和检测中非常困难。根据近年来这些研究领域的基础上,该综述着重分几部分评述了质谱技术在研究质膜信号网络中的应用,包括质膜蛋白全谱分析、质膜蛋白磷酸化、蛋白激酶与底物相互关系、脂筏微区蛋白和膜蛋白互作组学等领域的研究方法。
        由于膜蛋白及其磷酸化检测难度大,并且容易受到背景噪音的干扰,因此要实现高通量质谱分析,对相应的技术要求至关重要。该综述先叙述了研究和分析膜蛋白和膜蛋白磷酸化修饰的技术挑战及其解决方法。还重点探讨了蛋白磷酸化富集和纯化方法,以及在实际应用中需要注意的问题。

图1. 基于质谱技术的质膜蛋白信号网络研究方法

        此外,该综述还阐述了质谱技术研究脂筏微区蛋白组学和磷酸化蛋白组学的应用。除了对该类蛋白定性定量的相关分析方法进行概括以外,重点介绍了使用质谱技术如何挖掘激酶的目标底物的相关方法和应用。在这些基础上,详细介绍了质谱技术在膜蛋白互作组学领域的研究进展,同时也探讨了如何通过质谱方法研究磷酸化调控蛋白相互作用的技术路线,为植物质膜蛋白的研究提供了新的思路。最后,该综述指出质谱方法高通量解析细胞质膜蛋白互作组学仍待探索,蛋白质的多个翻译后修饰间相互关系的研究仍存在空白。
        中国农业大学作为该论文的第一单位,陈艳梅老师和奥地利维也纳大学代谢组学中心Wolfram Weckwerth 教授为共同通讯作者。该论文得到了国家自然科学基金项目的资助。