受限于此前蛋白质组技术的覆盖度和精度，我们对作物定量蛋白质组以及对蛋白质表达的调控机制理解尚浅。近日，中国农业科学院生物技术所研究联合北京格致博雅生物科技有限公司、新加坡国立大学和浙江大学等单位在Nature Plants上发表了题为Mass spectrometry-based proteomic landscape of rice reveals a post-transcriptional regulatory role of N⁶-methyladenosine的研究论文，描绘了水稻全景定量蛋白质组图谱。

作者利用基于16重的Tandem Mass Tags（TMT） 标记技术、深度分级、反相高效液相色谱分离和质谱技术，量化了水稻主要组织中超过15,000个基因的蛋白质水平，鉴定了8,964个UniProt数据库中已记录的蛋白质，并为另外7,077个蛋白编码基因提供了蛋白质水平证据。该研究对水稻各组织中的特异性蛋白和富集蛋白进行分析，揭示了与组织功能相关的关键生物学过程和途径。在拟南芥、小鼠和人的蛋白质组研发中发现的蛋白表达量和转录表达量相关性不高的现象目前还不能得到很好的解释。作者借助多重标记和免疫沉淀测序技术（m⁶A-seq2）鉴定出同批14个组织的样本了转录组水平的定量RNA 甲基化m⁶A修饰图谱，并发现m⁶A是决定水稻中蛋白质与RNA丰度不一致性的关键因素。位于的UTR上的m⁶A负调控了蛋白质丰度，而编码区（CDS）的m⁶A对蛋白质丰度影响并不显著。另外，作者通过对蛋白组图谱和m⁶A的整合分析，鉴定到新的植物中调控m⁶A的因子MED18。作者进一步对水稻野生型和med18突变体的蛋白组分析发现，m⁶A修饰水平升高的基因其蛋白质的表达量显著降低，m⁶A修饰水平降低的基因其蛋白质的表达水平升高。从而进一步验证了m⁶A对水稻蛋白表达量的负调控作用。

图1 水稻定量蛋白质组图谱

综上，该研究绘制了目前首个作物全景定量蛋白质组图谱，并实现了针对同批次样本的转录组、m⁶A和蛋白质组的同时定量，阐述了m⁶A修饰对蛋白质水平的影响。此前的植物基因表达调控研究主要聚焦在基因组至转录组层面，该研究建立了中心法则中转录本到蛋白质这一环节的多组学研究策略，发现了蛋白质表达量同时受到转录和转录后修饰的影响。蛋白质是作物实现各种生物学功能的主要执行者，此研究为水稻的基因功能研究提供了重要的蛋白表达量资源，为基于多组学数据的作物智能设计育种提供了新思路。另外，此研究运用的定量蛋白质组的方法也给其它作物的蛋白质组的深入研究提供了借鉴。

图2 鉴定出MED18是植物中一个新的调控m⁶A的因子

该研究由中国农业科学院生物技术研究所联合北京格致博雅生物科技有限公司、浙江大学和新加坡国立大学等单位完成。李尚桐博士、柯蕴倬、朱云柯和朱天意是论文的共同第一作者。梁哲研究员、俞皓教授和杨兵研究员为论文共同通讯作者。该研究得到农业生物育种重大专项、国家自然科学基金、中国农科院科技创新工程和新加坡国家研究基金等项目资助。

文章来源：植物生物技术Pbj