mason/secretom/detail/proteomics.mas

   1 <& /page/page_title.mas, title => 'Tomato Comparative and Quantitative Proteomics' &>
   2
   3 <div class="indented_content">
   4   <p>
   5   Tomato has long served as model system for fleshy fruit development,
   6   and is an excellent system to study cell wall proteins as it is
   7   associated with dramatic changes in wall biology, including
   8   enzyme-mediated cell wall polysaccharide degradation, apoplastic sugar
   9   metabolism and extracellular defenses against microbial
  10   pathogens. However, there are few published proteomic analyses of
  11   ripening tomato fruit and most of those are based on extraction of
  12   total proteins followed by 2-DE separation, and the wall proteome was
  13   not the major target. Consequently, the protein extraction step was
  14   not optimized for secreted proteins.
  15   </p>
  16
  17
  18   <div style="width: 400px; float: right; margin: 0 0 10px 20px" class="captioned_image caption_left">
  19
  20     <img src="/documents/img/secretom/tomato_P_infestans_full.jpg" />
  21
  22     <p>
  23     Tomato leaves infected by <span class="species_binomial">P. infestans</span>.
  24     </p>
  25
  26   </div>
  27
  28   <p>
  29   Similarly, defense responses against pathogens are also fundamentally
  30   associated with changes in the expression of secreted apoplastic
  31   proteins, but there have been few systematic studies at the proteome
  32   level.
  33   </p>
  34
  35   <p>
  36     We have been developing methods to obtain sample materials highly
  37     enriched in apoplast/cell wall proteins, including vacuum
  38     dehydration, centrifugal dehydration and several methods that
  39     involve the centrifugal isolation of the cell wall followed by
  40     sequential extraction with solutions of increasing ionic
  41     strength. Taken together, the goal is to create a more comprehensive
  42     catalog of the tomato cell wall proteome, focusing on fruit and
  43     leaves at various stages of infection by the oomycete Phytophthora
  44     infestans. This will include both protein identification and
  45     quantitative data, to gain insights into the dynamic properties of
  46     the tomato secretome. Additionally we have been profiling "total
  47     proteomes"; and screening the resulting protein populations for those
  48     known to be localized in the cell wall with a predicted secretory
  49     signal peptide, or that are <a href="/secretom/detail/glycoproteome">glycosylated</a>.
  50   </p>
  51
  52   <p>
  53     We have been applying several approaches for comparative proteomic
  54     analysis, including Difference Gel Electrophoresis (DIGE), isobaric
  55     Tag Relative Absolute Protein Quantitation (iTRAQ), exponentially
  56     modified protein abundance index (emPAI) and MSE. The latter two
  57     approaches were found to provide accurate relative quantitation data
  58     on par with that provided by iTRAQ at significantly reduced cost,
  59     but without the ability to multiplex. They have been integrated into
  60     our work flow and are used where appropriate. We have also developed
  61     a high/low pH reverse phase-reverse phase (RP-RP) separation
  62     protocol to fractionate peptides prior to MS analysis. This new
  63     approach complements the traditional strong cation exchange (SCX) RP
  64     strategy and the Offgel peptide IEF fractionation.
  65   </p>
  66
  67 </div>
  68
  69 <&| /secretom/section_templates/objectives.mas, is_subsection => 1 &>
  70     Qualitative and quantitative characterization of the tomato
  71     proteome, focusing principally on tomato fruit development and
  72     ripening, and tomato leaves at different stages of infection by
  73     P. infestans.  Additional targets include proteins that are
  74     regulated by abiotic stresses.
  75
  76     Compare the data with equivalent transcriptome and metabolome data.
  77     Screen for the presence of phosphorylated secreted proteins and
  78     small peptides.
  79 </&>
  80
  81 <h1>Comparative proteomic analysis of the tomato-<span class="species_binomial">P. infestans</span> pathosystem</h1>
  82
  83 <div class="indented_content">
  84   <div style="width: 450px; float: right; margin: 0 0 30px 20px" class="captioned_image caption_left">
  85
  86         <img src="/documents/img/secretom/infestans_DIGE_300.jpg" />
  87
  88         <p style="text-align: left">
  89         DIGE gel of proteins from <span class="species_binomial">P. infestans</span> infected tomato leaves.
  90         </p>
  91
  92   </div>
  93
  94   <p>
  95   We are characterizing the dynamics of host-pathogen secretomes in
  96   leaves during infection by the oomycete P. infestans, during distinct
  97   phases of hemibiotrophic infection, using both DIGE and iTRAQ
  98   supported with 454-generated transcript profiling.
  99   </p>
 100
 101
 102 </div>
 103
 104 <h1>Comparative proteomic analysis of tomato fruit ripening</h1>
 105
 106 <div class="indented_content">
 107
 108   <div style="width: 370px; float: right; margin: 0 0 10px 20px" class="captioned_image">
 109
 110           <table style="margin: 10px auto">
 111              <tr><td><img src="/documents/img/secretom/tomato_wild_type_110.jpg" /></td>
 112                  <td><img src="/documents/img/secretom/tomato_nor_110.jpg" /></td>
 113                  <td><img src="/documents/img/secretom/tomato_rin_110.jpg" /></td>
 114              </tr>
 115           </table>
 116
 117           <p>
 118           Wild type ripe tomato fruit (left), and equivalent stage fruit
 119           from the nor (middle) and rin (right) mutants.
 120           </p>
 121
 122   </div>
 123
 124   <p>
 125   We are profiling the cell wall proteome of ripening tomato fruit,
 126   contrasting those of wild type (cv. Ailsa Craig) and several
 127   ripening impaired mutants: ripening inhibitor (rin), non-ripening
 128   (Nor) and never ripe (Nr). While the genes responsible for all these
 129   mutations have been cloned, and important progress has been made in
 130   elucidating their respective signaling pathways, numerous aspects
 131   remain poorly understood and the degree of regulatory complexity and
 132   the multiplicity of underlying molecular mechanisms have far
 133   exceeded expectations.
 134   </p>
 135
 136 </div>
 137
 138
 139 <&| /secretom/section_templates/data_items.mas &>
 140 - text: "Tomato (cv. Ailsa Craig) fruit: DIGE data"
 141 - text: "Tomato (cv. Ailsa Craig) fruit: iTRAQ data"
 142 - text: "Tomato (cv. Rio Grande) leaves infected with Phytophthora infestans (isolate US970001): DIGE data"
 143 - text: "Tomato (cv. Grande) leaves infected with Phytophthora infestans (isolate US970001): iTRAQ data"
 144 - text: "Browse more files via FTP"
 145   ref: ftp://ftp.solgenomics.net/secretom/Tomato_comparative_quantitative_proteomics/
 146 </&>
 147
 148 <&| /secretom/section_templates/publications.mas &>
 149
 150   Isaacson, T., Saravanan, R.S., He, Y., Damasceno, C.M.B., Catal&aacute;, C., Saladi&eacute;, M. and Rose, J.K.C. (2006) Sample extraction techniques for enhanced proteomic analysis of plant tissues. Nature Protocols 1: 769-774.
 151
 152   Rozanas, C., Rose, J.K.C. and Beckett, P. (2006) Analysis of tomato fruit ripening using DeCyder 2-D and DeCyder EDA. Discovery Matters 3: 19-19.
 153
 154   Vicente, A.R., Saladi&eacute;, M., Rose, J.K.C. and Labavitch, J.M. (2007) The linkage between cell wall metabolism and the ripening-associated softening of fruits: looking to the future. Journal of the Science of Food and Agriculture 87: 1435-1448.
 155
 156   Damasceno, C.M.B. and Rose, J.K.C. (2007) Tandem-affinity purification (TAP) tags. Encyclopedia of Life Sciences. Pub. John Wiley &amp; Sons) http://www.els.net [DOI: 10.1002/9780470015902.a0020212).
 157
 158   Urbanowicz, B.R., Catal&aacute;, C., Irwin, D., Wilson, D.B., Ripoll, D.R. and Rose, J.K.C. (2007) A tomato endo-&Beta;-1,4-glucanase, SlCel9C1, represents a distinct subclass with a new family of carbohydrate binding modules (CBM49). Journal of Biological Chemistry 282: 12066-12074.
 159
 160   Urbanowicz, B.R., Bennett, A.B., Catal&aacute;, C., del Campillo, E., Hayashi, T., Henrissat, B., H&ouml;fte, H., McQueen-Mason, S., Patterson, S., Shoseyov, O., Teeri, T. and Rose, J.K.C. (2007) Structural organization and a standardized nomenclature for plant endo-1,4-&Beta;-glucanases of glycosyl hydrolase family 9. Plant Physiology 144: 1693-1696.
 161
 162   Giovannoni, J.  (2007) Fruit ripening mutants yield insights into ripening control. Current Opinion in Plant Biology. 10:283-289.
 163
 164   Damasceno, C.M.B., Bishop, J.G., Ripoll, D.R., Win, J., Kamoun, S. and Rose, J.K.C. (2008) The structure of the glucanase inhibitor protein (GIP) family from Phytophthora species and co-evolution with plant endo-&Beta;-1,3-glucanases. Molecular Plant-Microbe Interactions 21: 820-830.
 165
 166   Cara, B. and Giovannoni, J. (2008) The molecular biology of ethylene during tomato fruit development and maturation.  Plant Science. 175:106-113.
 167
 168   Lopez-Casado, G., Urbanowicz, B.R., Damasceno C.M.B. and Rose J.K.C. (2008) Plant glycosyl hydrolases and biofuels: a natural marriage. Current Opinion in Plant Biology 11: 329-337.
 169
 170   Urbanowicz, B.R. and Rose J.K.C. (2008) Sustainable biofuels: a daunting challenge for plant scientists. Chemistry Today 26: 23-25.
 171
 172   Al&oacute;s, E., Roca, M., Iglesias, D.J., M&iacute;nguez-Mosquera, M.I., Damasceno, C.M.B., Thannhauser, T.W., Rose, J.K.C., Tal&oacute;n, M. and Cerc&oacute;s, M. (2008) An evaluation of the basis and consequences of a stay-green mutation in the navel negra (nan) citrus mutant using transcriptomic and proteomic profiling and metabolite analysis. Plant Physiology 147: 1300-1315.
 173
 174   Matas, A.J., Gapper, N., Chung, M.-Y., Giovannoni, J.J. and Rose, J.K.C. (2009) Biology and genetic engineering of fruit maturation for enhanced quality and shelf-life. Current Opinion in Biotechnology 20: 197-203.
 175
 176   Vrebalov, J., Pan, I.L., Matas, A.J., McQuinn, R., Chung., M.Y., Poole, M., Rose, J.K.C., Seymour, G., Giovannoni, J.J. and Irish, V.F. (2009) Fleshy fruit expansion and ripening are regulated by the tomato SHATTERPROOF gene, TAGL1. The Plant Cell 21: 3041-3062 (front cover).
 177
 178   Zhou, S., Sauve, R. and Thannhauser, T.W. (2009) Proteome changes induced by aluminium stress in tomato roots. Journal of Experimental Botany 60:1849-1857
 179
 180   Zhou, S., Sauve, R., Fish, T. and Thannhauser, T.W. (2009) Salt induced and salt suppressed proteins in tomato leaves. Journal of the American Society for Horticultural Science 134: 289-292.
 181
 182   Kelley, B.S., Lee, S.-J., Damasceno, C.M.B., Chakravarthy, S., Kim, B.-D., Martin, G.B. and Rose, J.K.C. (2010) A secreted effector protein (SNE1) from Phytophthora infestans is a broadly acting suppressor of programmed cell death. The Plant Journal 62: 357-366.
 183
 184   Lee, S.-J. and Rose, J.K.C. (2010) Mediation of the transition from biotrophy to necrotrophy in hemibiotrophic plant pathogens by secreted effector proteins. Plant Signaling and Behavior 5/6: 1559-2316.
 185
 186   Rose, J.K.C. and Lee, S.-J. (2010) Straying off the highway: trafficking of secreted plant proteins and complexity in the plant cell wall proteome. Plant Physiology 153: 433-436.
 187
 188   McCann, M. and Rose, J.K.C. (2010) Blueprints for building plant cell walls. Plant Physiology 153: 365.
 189
 190   Lee, S.-J. and Rose, J.K.C. (2010) Characterization of the plant cell wall proteome using high throughput screens (In press Methods in Molecular Biology).
 191
 192   Rugkong A., Rose, J.K.C., Lee, S.-J., Giovannoni, J.J., O'Neill, M. and Watkins, C.B. (2010) Cell wall metabolism in cold-stored tomato fruit. Postharvest Biology and Technology 57: 106-113.S
 193
 194   S&oslash;rensen, I. and Rose, J.K.C. (2010) Plant cell walls. In: McGraw-Hill 2010 Yearbook of Science &amp; Technology (B. Pub. McGraw-Hill Professional (in press).
 195
 196 </&>