Nature Plants:瑞孚迪AlphaScreen如何为植物“保鲜”,延长花期?
在园艺和植物科学领域,延长花卉的花期一直是研究的热点和挑战。近期,一项关于日本牵牛花花期延长的研究引起了广泛关注。研究团队使用AlphaScreen技术建立了一个高通量筛选系统,对一个包含9,600种化合物的文库进行了筛选,以寻找能够抑制EPH1-DNA相互作用的化合物,通过筛选成功地发现了两种抑制花瓣衰老的关键调节因子EPH1的DNA结合活性的化合物,从而显著延长了花卉的花期。
EPH1是一个NAM/ATAF1,2/CUC2(NAC)转录因子,是花瓣衰老过程中的关键调控因子,对花瓣衰老过程中的程序性细胞死亡(PCD)起着关键作用。
研究人员首先合成了带有C末端AGIA标签的EPH1蛋白,并确定了EPH1与其靶标DNA(VPE序列)的结合。通过AlphaScreen技术,他们检测到了EPH1与VPE DNA之间的强烈信号,而与突变的VPE DNA(mVPE)的结合则产生了很低的信号,表明该系统能够有效地检测EPH1与特定DNA序列的相互作用。
图1:EPH1与DNA相互作用的高通量分析系统的建立以及EPH1抑制剂的筛选流程。使用AlphaScreen技术,用于检测使用AGIA标记的EPH1蛋白与生物素标记的其靶标DNA之间的作用。
接着,研究人员利用这一系统对一个包含9,600种化合物的文库进行了筛选,以寻找能够抑制EPH1-DNA相互作用的化合物。他们发现了Everlastin1和Everlastin2,这些化合物能够抑制EPH1与DNA的结合,并显著延迟花瓣的衰老。通过进一步的分析,研究人员发现这些化合物通过抑制EPH1的二聚化来发挥作用,从而阻止了EPH1与DNA的结合。
图2:第一轮筛选中得到的化合物结果:G1、G2和G3类似物的抑制EPH1-DNA相互作用活性的测试结果,化合物对花瓣衰老的影响,以及它们对花瓣蛋白含量的影响。
图3:AlphaScreen技术检测Everlastin1和Everlastin2对EPH1与DNA相互作用及对EPH1蛋白二聚化的影响的影响:EPH1全长蛋白(EPH1-FL)与VPE DNA的相互作用的影响,EPH1 DNA结合域(EPH1-DBD)与VPE DNA的相互作用的影响。
通过RNA测序分析显示,这些化合物的处理强烈抑制了与程序性细胞死亡和自噬相关的基因表达。这些结果表明,针对转录因子的化学方法可以调节花瓣衰老,为延长观赏植物的花期提供了新的化学策略。
图4:Everlastin1和Everlastin2处理的花瓣的染色质免疫沉淀(ChIP)和转录组分析:使用抗EPH1抗体进行的ChIP-qPCR分析,以及Everlastin1处理对基因表达的影响。
研究人员通过体外实验和生物测定,进一步证实Everlastin1和Everlastin2处理能够延迟花瓣衰老的进程,验证了这些化合物在延迟花瓣衰老方面的效果,这一发现不仅为理解植物花瓣衰老的分子机制提供了新的见解,而且为开发延长观赏植物花期的化学制剂提供了可能。
图5:Everlastin1和Everlastin2对花瓣衰老的影响。图中展示了这些化合物对花瓣可见衰老的时间进程、蛋白含量、DNA降解以及花瓣面积的影响。
进一步分析与应用:研究还探讨了这些化合物可能对其他转录因子(如NAC TFs)的影响,并提出了进一步研究这些基因以增强对花瓣衰老分子机制的理解。此外,研究团队还考虑了这些化合物可能对其他转录因子和/或过程的影响及其在农业和园艺领域实际应用中的潜力,如通过喷洒或浸泡处理来延长盆栽或切花的花期。
在这项研究中,瑞孚迪()公司的先进技术和仪器发挥了至关重要的作用。
瑞孚迪的高通量筛选系统
利用Envision多功能酶标仪搭配AlphaScreen技术检测。
Flexdrop纳升级分液器用于384孔AlphaPlate液体分配。
研究团队利用瑞孚迪的高通量筛选系统,对9,600种合成的化合物进行了筛选,寻找到了目标化合物。瑞孚迪高通量筛选系统的高效性和精确性为研究提供了强有力的支持,确保了筛选过程的准确性和可靠性。通过这一系统,研究团队成功地识别出了能够显著延迟花瓣衰老的化合物,为后续的实验奠定了基础。
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超灵敏化学发光
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关于AlphaScreen技术
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关于FlexDrop纳升级分液系统
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参考文献
1、Kenichi Shibuya,et al.A chemical approach to extend flower longevity of Japanese morning glory via inhibition of master senescence regulator EPHEMERAL1。Nature Plants。10 , 1377–1388,(2024).
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