A Failure Mode and Effect Analysis of plant metabolism reveals why cytosolic fumarase is required for temperature acclimation in Arabidopsis
A Failure Mode and Effect Analysis of plant metabolism reveals why cytosolic fumarase is required for temperature acclimation in Arabidopsis
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植物代谢的失效模式和影响分析揭示了拟南芥温度驯化需要胞质延胡索酸酶的原因
DOI：
10.1101/2020.08.04.234591
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发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Herrmann H
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Herrmann H
植物适应它们的光合能力以响应变化的环境条件。在拟南芥中，光合适应冷需要积累的有机酸富马酸，催化的胞质脱氢酶FUM2，但这一作用目前还不清楚，在这项研究中，我们使用一个综合的实验和建模方法来检查FUM2和富马酸在整个生理温度范围内的作用。使用生理和生化分析，我们证明，FUM2是必要的高，以及低温驯化。为了了解FUM2活性的作用，我们已经采用了可靠性工程技术，故障模式和影响分析（FMEA），正式形成一个严格的方法来排名代谢物根据潜在的风险，他们对代谢系统。FMEA将富马酸盐确定为低风险代谢产物。其前体苹果酸被证明是高风险的，容易导致系统不稳定。我们的结论是，胞质脱氢酶，FUM2的作用，是提供一个故障安全，在不断变化的环境条件下保持系统的稳定性，我们认为，FMEA是一种技术，这不仅是有用的理解植物代谢，它也可以用来研究在其他系统的可靠性和辅助合成途径的设计。
Plants acclimate their photosynthetic capacity in response to changing environmental conditions. InArabidopsis thaliana, photosynthetic acclimation to cold requires the accumulation of the organic acid fumarate, catalysed by a cytosolic fumarase FUM2, however the role of this is currently unclear.In this study, we use an integrated experimental and modelling approach to examine the role of FUM2 and fumarate across the physiological temperature range. Using physiological and biochemical analyses, we demonstrate that FUM2 is necessary for high as well as low temperature acclimation.To understand the role of FUM2 activity, we have adapted a reliability engineering technique, Failure Mode and Effect Analysis (FMEA), to formalize a rigorous approach for ranking metabolites according to the potential risk that they pose to the metabolic system. FMEA identifies fumarate as a low-risk metabolite. Its precursor, malate, is shown to be high-risk and liable to cause system instability. We conclude that the role of cytosolic fumarase, FUM2, is to provide a fail-safe, maintaining system stability under changing environmental conditions.We argue that FMEA is a technique which is not only useful in understanding plant metabolism, it can also be used to study reliability in other systems and aid the design of synthetic pathways.
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影响因子：
6.4
作者：
I. Scott;J. Ward;Sonia J. Miller;M. H. Beale
通讯作者：
I. Scott;J. Ward;Sonia J. Miller;M. H. Beale
对苹果酸和富马酸水平高度降低的拟南芥的分析揭示了这些有机酸作为储存碳分子的作用1[W]
影响因子：
7.4
作者：
Martina B. Zell;Holger Fahnenstich;Alexander Maier;M. Saigo;E. Voznesenskaya;G. Edwards;C. Andreo;F. Schleifenbaum;C. Zell;M. Drincovich;V. Maurino
通讯作者：
V. Maurino
DOI：
10.1093/bioinformatics/btv649
发表时间：
2016-03-01
期刊：
Bioinformatics (Oxford, England)
影响因子：
--
作者：
Gerstl MP;Klamt S;Jungreuthmayer C;Zanghellini J
通讯作者：
Zanghellini J
影响因子：
6.9
作者：
Hikosaka, K;Ishikawa, K;Onoda, Y
通讯作者：
Onoda, Y
DOI：
10.1007/978-1-61779-237-3_17
发表时间：
2011-01-01
期刊：
CHLOROPLAST RESEARCH IN ARABIDOPSIS: METHODS AND PROTOCOLS, VOL II
影响因子：
--
作者：
Johnson, Giles;Murchie, Erik
通讯作者：
Murchie, Erik