Vermessung des Arabidopsis-Proteoms.
Den Proteomics-Experten des IPB ist es jüngst gelungen, eine tiefgehende Proteomanalytik von Arabidopsis thaliana durchzuführen und daraus zahlreiche Erkenntnisse zu gewinnen. Dafür erfolgte eine umfassende Extraktion von Gewebeproteinen mit mehrstufiger Fraktionierung und anschließender MS-Analyse. Im Ergebnis dieses Deep-Sampling-Ansatzes konnten etwa 10.000 Proteine pro Gewebe und fast 16.000 Proteine über den gesamten Lebenszyklus der Pflanze definiert und quantifiziert werden. Der erhaltene Datensatz wurde anschließend einer Cluster-Analyse unterzogen.
Diese Korrelationsanalyse der Proteinhäufigkeit deckte potentiell neue gewebe- und entwicklungsspezifische Expressionsmuster ganzer Signalmodule auf, die die Transkriptionsprozesse der Photosynthese, der Samenentwicklung sowie der Seneszenz und Abszission regulieren. Wichtige Einsichten konnten zudem auf dem Gebiet der pflanzlichen Immunität erzielt werden. Im hierfür konzipierten Tiefenproteomikansatz wurden Arabidopsis-Sämlinge zunächst mit dem flg22-Elizitor behandelt und anschließend einer gezielten Proteomanalytik sowie Phytohormon- und Transkriptmessungen unterzogen. Die Proteombiologie stößt in den letzten Jahren auf wachsendes Interesse, ist aber besonders bei Pflanzen und ihrer komplexen Proteinausstattung schwer zu realisieren. Tatsächlich gibt es bisher nur eine Handvoll echter Tiefenproteomikstudien für Mais, Tomate und Weizen. Das vergangene Jahr erwies sich hingegen als Meilenstein in der Erforschung des Arabidopsis-Proteoms. 2019 wurde von Zhang et al. eine hervorragende Studie zu gewebespezifischen Proteomumbauten in beispielloser Auflösung und Detailliertheit publiziert. 2020 publizierten Mergner et al. einen gewebespezifischen Expressionsatlas für Arabidopsis mit 18.210 Proteinen und 43.903 Phosphorylierungsstellen in 30 Geweben. Die Arbeit der IPB-Wissenschaftler um Wolfgang Hoehenwarter ist die dritte im Bunde. Sowohl die Roh- als auch die Metadaten dieser Studie werden der Öffentlichkeit zugänglich gemacht und für Pflanzenphysiologen eine wertvolle Quelle sein.
Referenz:
Mona Bassal, Mohammad Abukhalaf, Petra Majovsky, Domenika Thieme, Tobias Herr, Mohamed Ayash, Naheed Tabassum, Mhd Rami Al Shweiki, Carsten Proksch, Ali Hmedat, Jörg Ziegler, Justin Lee, Steffen Neumann & Wolfgang Hoehenwarter. Reshaping of the Arabidopsis thaliana proteome landscape and co-regulation of proteins in development and immunity. Mol. Plant 2020, doi: 10.1016/j.molp.2020.09.024.