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广州网站建设兼职,微信安全中心官网,建筑招工平台,网站空间和域名价格文章目录介绍代码参考介绍 转录调控因子在植物的生长、发育以及对环境的响应中起着关键作用#xff1b;然而#xff0c;由于缺乏能够在植物体内大规模表征蛋白质库的多重检测方法#xff0c;我们对于其调控活性在蛋白质层面的编码机制的理解一直受到阻碍。在此#xff0c;…文章目录介绍代码参考介绍转录调控因子在植物的生长、发育以及对环境的响应中起着关键作用然而由于缺乏能够在植物体内大规模表征蛋白质库的多重检测方法我们对于其调控活性在蛋白质层面的编码机制的理解一直受到阻碍。在此我们提出了在植物中利用测序的核转录元件报告测定法ENTRAP-seq来实现蛋白质库的富集这是一种高通量方法它将蛋白质编码库引入植物细胞以驱动一种基于核磁分离的报告器从而能够对数千种蛋白质变体的调控活性进行多重测量。通过使用 ENTRAP-seq 和机器学习我们筛选了 1495 种植物病毒并鉴定出了数百个存在于结构蛋白和酶中、但与基因调控无关的潜在转录调控域。此外我们还将 ENTRAP-seq 与机器引导的设计相结合以半理性的方式对植物转录因子的活性进行工程改造。我们的研究结果表明在植物体内部署可扩展的蛋白质功能测定法将能够对植物中的天然和合成编码多样性进行表征。植物基因组学研究的加速进展使得基于结构和基于同源性的比较方法成为可能从而能够推断出调控重要性状的蛋白质的功能然而这种遗传变异的功能注释却滞后了。仅仅从序列中预测基因功能是非常困难的甚至可能是不可能的。克服这一挑战是利用基因编辑合理设计更具适应性的作物品种的必要步骤之一。对于转录调节因子这一类蛋白质而言情况尤为严峻因为它们在植物生物学的几乎所有方面都起着作用。转录调节因子的序列到功能预测受到其调节域的高度无序性和低保守性的阻碍这限制了比较基因组算法解读蛋白质层面的调节活性的能力。此外调节域中的突变通常是可以容忍的或具有细微的表型效应这不利于使用经典的随机诱变筛选方法。定向诱变研究通常会依据结构数据和序列保守性来进行但当这些限制条件缺失且搜索空间过大时设计有效的诱变实验就会变得十分困难。近年来诸如 STARR-seq7、DAP-seq8 和 TARGET9 等技术使得能够绘制出由植物转录因子TFs结合和调控的 DNA 序列的功能需求图谱。然而同时对多个 TF 的调控活性进行大规模的植物内表征仍然具有挑战性且耗时费力10。鉴于传统方法的局限性转录因子调控区域的高通量研究主要集中在利用大规模平行报告基因检测MPRAs在动物或微生物细胞培养物中探索其蛋白质序列空间上11。在这种方法中TF 库被转化到培养细胞中它们驱动报告基因的表达。然后根据报告基因的表达水平对细胞进行分类接下来使用下一代测序来确定每个分类单元中每个转基因的丰度这可以作为其活性的指标12。这些检测方法在大规模水平上实证地表征了转录调节因子并能够产生训练转录因子调控区域位置和功能的预测模型所需的数据范围13、14、15。这类模型为对那些实验性鉴定成本过高或耗时过长的蛋白质序列进行推断提供了一种途径。在过去十年中针对诸如酿酒酵母酵母和动物细胞培养物等微生物蛋白质库的基于报告基因的蛋白质表达研究开辟了全新的探索途径并促成了许多预测模型用于预测转录因子的活性13、14、15、17、18、19、20、21、22、23。尽管植物来源的蛋白质在酵母中已通过高通量方式进行研究15、19但这些检测方法迄今尚未在植物系统中开展。因此我们对植物转录调控的总体认识以及对植物转录因子的特定认识不可避免地受到了与植物分道扬镳超过 10 亿年的非植物模式生物的影响24。这些假设深深地嵌入了当前用于预测决定植物转录因子活性的序列特征的模型中15。更广泛地说蛋白质表达研究MPRAs可用于研究除转录因子之外的其他类别的转录后作用和蛋白质编码遗传元件例如免疫效应物或代谢酶这些元件在植物中的活性取决于其他植物特异性蛋白质25。因此需要一种高通量方法来测量在植物宿主中表达的蛋白质编码基因库。在此我们介绍一种名为 ENTRAP-seq植物中核转录元件富集测序分析的方法它基于对分离细胞核的磁性分选能够测量植物细胞中的转录作用编码变异体。我们将这种方法应用于表达由根瘤菌 Agrobacterium tumefaciens 传递的基因库的尼古丁草Nicotiana benthamiana叶片上从而能够同时测量至少 2000 种蛋白质变体在植物体内的转录激活能力。我们将这项技术与定制的机器学习流程相结合以预测并实验验证来自 1495 个植物病毒基因组的蛋白质激活域ADs。我们发现了数百个源自病毒的肽当被招募到报告基因中时能够激活转录。这些潜在的激活域表现出位置上的保守性并且倾向于出现在结构蛋白和酶中这些蛋白和酶通常不被认为参与宿主基因调控例如衣壳蛋白和 RNA 聚合酶。此外我们证明了许多这些病毒 ADs 可以用作植物合成生物学中的 DNA 部件为大规模挖掘针对植物工程优化的部件开辟了道路。将植物转录因子序列在酵母和巴顿木兰植物中的活性进行比较发现这两种系统之间存在普遍的差异这对当前的观点构成了挑战。代码https://github.com/shih-lab/magnets/tree/main/code参考Multiplexed profiling of transcriptional regulators in plant cellshttps://github.com/shih-lab/magnets/tree/main/code