Subcellular analysis of metabolic network dynamics under elevated CO2
CO2 升高下代谢网络动态的亚细胞分析
基本信息
- 批准号:455960298
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Research Grants
- 财政年份:
- 资助国家:德国
- 起止时间:
- 项目状态:未结题
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- 关键词:
项目摘要
Photosynthesis and primary metabolism of higher plants are tightly regulated. Upon environmental changes, plants need to immediately adjust their metabolism in order to prevent chronic tissue damage and cell death. The study of metabolic regulation in changing environments is complicated by the high degree of compartmentalization of plant cells. Based on previous findings, our project aims to quantify dynamics of subcellular metabolic networks under elevated CO2 (eCO2), applying a combination of subcellular fractionation, omics analysis and mathematical modeling. Further, the objective of this project is to quantitatively assess the role of three enzymes with differential subcellular localization to assess their role under such growth conditions. Previously, we found evidence for a role of HEXOKINASE 1 (HXK1) in photorespiration and a potential regulatory interaction with HYDROXYPYRUVATE REDUCTASE 1 (HPR1) and the mitochondrial transporter A BOUT DE SOUFFLE (BOU). Thus, in our project, we aim to decipher the role of HXK1 for subcellular kinetics of primary metabolism under eCO2 to reveal how HXK1-deficiency affects photorespiratory pathways. We will combine subcellular metabolomics with proteomics and transcriptomics to identify subcellular consequences of the hpr1 and bou mutations, their relevance under eCO2 and possible interactions with HXK1. Finally, we will develop and apply a genome-scale data integration platform for analysis of subcellular metabolism. We will combine transcriptome and proteome dynamics for context-specific network reconstruction and for the analysis of subcellular metabolite dynamics. This will reveal similarities and discrepancies between networks reconstructed from transcriptomics and proteomics data and it will show how photorespiratory metabolism interacts with and depends on HXK1.
高等植物的光合作用和初级代谢受到严格的调控。当环境发生变化时,植物需要立即调整自己的新陈代谢,以防止慢性组织损伤和细胞死亡。植物细胞的高度区域化使环境变化中代谢调控的研究变得复杂。基于以前的发现,我们的项目旨在应用亚细胞分级、组学分析和数学建模相结合的方法,量化高二氧化碳(Eco2)下亚细胞代谢网络的动力学。此外,本项目的目标是定量评估三种具有不同亚细胞定位的酶的作用,以评估它们在这种生长条件下的作用。此前,我们发现了己糖激酶1(HXK1)在光呼吸中的作用以及与羟基吡咯烷酸还原酶1(HPR1)和线粒体转运蛋白A Bout de Souffle(Bou)之间潜在的调控相互作用的证据。因此,在我们的项目中,我们的目标是破译HXK1在Eco2下初级代谢的亚细胞动力学中的作用,以揭示HXK1缺乏如何影响光呼吸途径。我们将结合亚细胞代谢组学、蛋白质组学和转录组学来确定hpr1和bou突变的亚细胞后果、它们在Eco2下的相关性以及可能与HXK1的相互作用。最后,我们将开发和应用一个基因组规模的数据集成平台来分析亚细胞代谢。我们将结合转录组和蛋白质组动力学进行特定背景的网络重建和亚细胞代谢物动力学分析。这将揭示从转录组和蛋白质组学数据重建的网络之间的相似和差异,并将显示光呼吸代谢如何与HXK1相互作用并依赖于HXK1。
项目成果
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