PBJ | 厦门大学郑海雷课题组开发植物配体-受体互作对的综合数据库—PlantPhoneDB

近日，厦门大学环境与生态学院郑海雷教授课题组通过对植物已知配体-受体互作进行文本挖掘和多个蛋白质互作数据库进行整合，建立了一个植物配体-受体互作对的综合数据库—PlantPhoneDB。相关研究成果在线发表在植物学领域国际知名期刊《Plant Biotechnology Journal》。

研究背景

植物为了适应环境的变化，能够以多种方式进行信号的短距离和长距离的传递，如通过植物激素、信号肽和可移动的小RNA分子等进行植物细胞之间的通讯。配体-受体互作在协调细胞功能以维持植物生长发育和环境响应中发挥着重要作用。

例如在拟南芥中，有超过1000个信号肽，600多个蛋白受体激酶，这些信号肽作为配体与细胞表面受体相结合，激活下游的信号通路，触发细胞信号和细胞生理响应，从而实现短距离或长距离的细胞通讯。目前，单细胞测序能够获得组织中多种细胞类型的配体与受体的基因表达谱，使得我们能够系统并全面地探索细胞间通讯的复杂网络，进一步揭示植物在不同生境下细胞微环境的调控机理。

通常细胞通讯网络的构建依赖于先验的配体-受体相互作用对，然而目前缺乏一个配体-受体互作对的数据库，以用于植物细胞间通讯的研究。在这项研究中，该团队创建了一个高质量的配体-受体相互作用对的数据库PlantPhoneDB (https://jasonxu.shinyapps.io/PlantPhoneDB/)(图1)，为深入研究植物配体-受体相互作用，系统构建细胞通讯网络提供一个基础的平台。

PlantPhoneDB网页和R包开发

目前，该数据库收录了拟南芥、水稻、番茄、玉米和杨树五个物种的配体-受体互作对。除此之外，还收集了这5个物种15个组织的29份单细胞数据的信息，包括处理条件、细胞个数以及测序平台等，并且提供了在线文档(https://plantphonedb.readthedocs.io/en/latest/index.html)，包含配体-受体互作对的识别和筛选的标准，单细胞数据处理的分析流程，并开发相应的R包PlantPhoneDB用于解码细胞通讯的复杂调控网络(图2)，并提供多个可视化功能，如热图、气泡图和弦图等。

PlantPhoneDB的应用

基于单细胞数据集，研究人员可运用R包PlantPhoneDB探索热胁迫下拟南芥根组织细胞的复杂通讯网络(图3)。PlantPhoneDB可以预测出有显著通讯活性的AT1G28290-AT2G14890配体-受体互作对，该配体-受体互作对所调控的靶基因富集到核糖体通路。热胁迫可能会引起核糖体暂停现象，这种热触发的 mRNA 降解似乎是植物在慢性热胁迫下适应和生存所必需的。这些发现为进一步了解细胞如何相互通讯以响应热应激提供了重要的线索。

研究团队

厦门大学环境与生态学院为论文第一作者单位。郑海雷教授课题组在读博士生徐超群为论文第一作者，已毕业博士生马东娜为论文共同第一作者，已毕业硕士生丁千素参与了研究工作，厦门大学医学院周颖实验师也以共同通讯作者参与了本研究，厦门大学环境与生态学院郑海雷教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划项目的支持。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13893

转自：植物生物技术Pbj

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