拟南芥叶绿体蛋白翻译后修饰图谱的初步构建及功能网络分析

叶绿体是植物细胞中与光合作用直接相关的细胞器，也是淀粉、脂肪酸、叶绿素、胡萝卜素、嘌呤、嘧啶及大部分氨基酸的合成场所。叶绿体含有大量的蛋白质，可占整个植物组织蛋白质的10％-25％。我们的前期工作通过多维液相色谱质谱联用技术在野生型和突变体（clpr4）拟南芥叶绿体中共鉴定到1786个叶绿体蛋白，其中包括实验尚未报道的新蛋白496个。初步分析发现有1224个蛋白含有1种或一种以上的蛋白修饰位点。本项目拟以质谱技术产生的这些拟南芥叶绿体蛋白质的检测数据为基础，优化蛋白修饰鉴定算法和计算流程，对拟南芥整体叶绿体蛋白质组进行蛋白组分鉴定以及相应的翻译后修饰注释工作，初步注释完成叶绿体蛋白对应的翻译后修饰类型以及相应的修饰位点信息，并在此基础上结合转录调控以及蛋白相互作用等高通量功能组学数据，对整体叶绿体蛋白功能网络结构进行分析，以试图发现不同翻译后修饰间的功能协作关系及作用机理。

叶绿体是光合作用的细胞器，同时是能量储存，物质的转换中心，在植物生长发育中扮演着不可或缺的角色。但是有关拟南芥中叶绿体蛋白质组及其修饰图谱仍需进一步确认。为了鉴定到更为全面的拟南芥叶绿体蛋白质组，我们采取3种拟南芥水解酶突变体（clpR4, thf1 and clpR4-thf1）和野生型进行16组叶绿体蛋白分离鉴定质谱实验，共鉴定到1948个叶绿体蛋白，然后结合7种不同的生物信息学以及实验验证方法筛选了368个新的高可信的叶绿体蛋白，在已有的叶绿体蛋白质组的基础上将蛋白质组数量扩大到3153个。新的更为全面的叶绿体蛋白组为我们提供了更多的研究叶绿体功能的角度。.在对已知的叶绿体蛋白进行扩充后，我们选取了其中可信度较高的2927个叶绿体蛋白进行拟南芥叶绿体蛋白磷酸化功能网络的建立与分析。我们利用磷酸化位点-激酶关系预测工具iGPS3.0，对2927个叶绿体蛋白进行了相关的预测。然后，我们通过已有实验验证的磷酸化位点和激酶-底物蛋白质相互作用关系作为过滤条件，得到了6133对可信度较高的激酶-底物调控关系，并以此建立静态网络。我们再从5组有标定量的质谱试验中，分别选取了其中有3种突变体相对于野生型差异表达的子网络，建立了动态的磷酸化位点子网络。然后对这些子网络中的蛋白进行了所在生物途径和GO的相关功能分析。我们从中可以发现突变体clpR4与双突变体clpR4-thf1在pathway的分布上有较高的重合，且clpR4-thf1有独有的激酶-底物对，提示有可能双突变体影响部分激酶的底物选择，从而导致加成效应。不同条件下动态的磷酸化修饰网络的建立为我们研究表型与磷酸化的关系打下了新的基础。