Дифференциальная экспрессия и анализ путей KEGG белков, связанных с биосинтезом рибосом в брокколи во время хранения после сбора урожая. DEP обозначены красными звездочками. Источник: Vegetable Research (2024). DOI: 10.48130/vegres-0024-0009
Исследовательская группа изучила изменения на уровне протеома в собранных соцветиях брокколи, хранящихся при комнатной температуре и в условиях охлаждения, с использованием технологии Tandem Mass Tag (TMT). Результаты исследования показывают, что температура хранения в холоде снижает пути деградации белка и ключевые метаболические активности, включая аутофагию и метаболизм углерода.
Понимание молекулярных механизмов старения брокколи в ходе исследования может привести к стратегиям продления свежести и срока годности фруктов и овощей, улучшения управления после сбора урожая, сокращения пищевых отходов и повышения эффективности использования сельскохозяйственных ресурсов.
Семейство Brassicaceae включает широко выращиваемые овощные культуры, причем брокколи является наиболее потребляемой и содержит биологически активные соединения, такие как глюкозинолаты. Хотя сообщалось о нескольких транскриптомных исследованиях реакции брокколи на стресс, знания о динамике белков во время послеуборочного старения ограничены.
Современная транскриптомика часто не согласуется с экспрессией белков, что подчеркивает необходимость протеомных подходов к изучению изменений белков. Технология ТМТ, высокопроизводительный метод, позволяет точно количественно определять белки путем маркировки пептидов, что делает ее идеальной для данного исследования.
Исследование, опубликованное в журнале Vegetable Research 2 апреля 2024 года, изучает гипотезу о том, что старение включает в себя различные процессы, идентифицируемые по профилям белков, анализируя собранную брокколи, хранящуюся при разных температурах с использованием технологии ТМТ.
Для исследования протеомных реакций на температуру хранения брокколи, выращенные на ферме брокколи хранились при 4°C и 25°C в течение 1, 3 и 5 дней, после чего проводилось протеомное профилирование с использованием технологии TMT. Результаты показали, что брокколи, хранившиеся при 4°C, сохраняли свой зеленый цвет и упругость дольше, чем те, которые хранились при 25°C, которые быстро желтели и увядали.
Были идентифицированы дифференциально экспрессируемые белки (DEP): 1714 DEP при 25°C и 2276 DEP при 4°C. Анализ диаграммы Венна выявил 156 белков с повышенной регуляцией при 4°C и 221 при 25°C, при этом больше DEP активировались на 3 и 5 дни при 25°C. Белки, участвующие в реакции на стресс и метаболических путях, были более активны при 25°C, что указывает на ускоренное старение при более высоких температурах.
Белки, связанные с убиквитин-протеасомным путем, были дифференцированно выражены, что подчеркивает влияние температуры на деградацию и старение белков. Функциональная категоризация DEP показала, что хранение при комнатной температуре приводит к более высокой биологической активности, в то время как хранение при более низкой температуре снижает старение за счет замедления метаболических процессов.
Более того, результаты транзиентного анализа табака показали, что сверхэкспрессия идентифицированных генов Arabidopsis, гомологов гена HIRD1 брокколи и белка, взаимодействующего с гарпином (HrpN), будет ускорять старение листьев в эпидермальной ткани табака. Эти результаты позволяют предположить, что специфическая динамика белков во время старения может быть использована для разработки стратегий продления срока хранения брокколи.
По словам ведущего исследователя исследования Те Лю, «Включение протеомики в исследования биологии после сбора урожая позволяет получить всестороннее понимание молекулярных изменений, которые влияют на качественные характеристики брокколи во время хранения и транспортировки. Эти знания могут привести к улучшению методов управления после сбора урожая, сокращению пищевых отходов и более эффективному использованию сельскохозяйственных ресурсов».
Подводя итог, можно сказать, что в этом исследовании технология ТМТ использовалась для анализа изменений на уровне протеома в собранном брокколи, хранящемся при 25°C и 4°C. Более низкие температуры сокращают пути деградации белка и снижают регуляцию ключевых метаболических процессов. Идентификация этих белков и путей дает представление о регуляторных сетях во время старения, предлагая стратегии для продления свежести и срока годности брокколи.
Будущие исследования могут быть направлены на эти белки для улучшения качества после сбора урожая, сокращения пищевых отходов и разработки устойчивых методов управления после сбора урожая.
Дополнительная информация: Йогеш К. Ахлават и др., Профилирование старения после сбора урожая брокколи с использованием протеомики на основе тандемных массовых меток, Исследования овощей (2024). DOI: 10.48130/vegres-0024-0009
Предоставлено Китайской академией наук
