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2024年7月山东大学丁兆军教授团队在Advanced Science（IF=14.3）杂志上发表题为“VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis”文章。研究采用磷酸化修饰组学、LC-MS/MS质谱分析、CO-IP、酵母双杂和荧光素酶互补成像等技术，发现VIK介导的生长素信号转导分别通过增强LBD18的蛋白质稳定性和诱导ERF13的降解来调节侧根发育。拜谱生物为该研究提供了磷酸性反应淡化组学、LC-MS/MS磷酸性反应位点剖析技术服务。
英文音标文章标题：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
中文名题头：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
买家机构：山东大学
钻研村料：拟南芥侧根
拜谱打造的技术：磷硝化作用绘制组学、LC-MS/MS磷硝化作用位点探讨
设计构思：
PART 01 深入分析结论
01、生长的素有利于促进VIK的磷过酸还有转录
为了鉴定生长素触发的潜在磷酸化调控因子，作者对10日龄拟南芥幼苗根用10 µM 萘乙酸（NAA）处理15分钟和8小时后进行磷过酸血清质类物质析，结果发现VIK可能通过磷酸化修饰在介导生长素信号传递中发挥关键作用（图1A）。
图1 种植素推进VIK的磷碱化还有转录
为了验证上述结果，作者在大肠杆菌中表达了带有6个组氨酸标签的重组VIK蛋白（His-VIK），并在细胞自由蛋白系统中进行了磷硝化作用实验报告。发现His-VIK随着时间的推移磷酸化水平略有增加。在野生型拟南芥幼苗的根组织裂解液中，NAA处理15分钟和30分钟后，His-VIK的磷酸化水平显著增加，表明生长素能显著促进VIK的磷酸化（图1B）。
通过酵母粉双混种杂交分析一下（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶相辅相成显像调查（LCI）证实了VIK与TMK1之间存在直接相互作用，并且身体磷碱化实验表明TMK1可以磷酸化VIK。通过生成ProVIK:VIK-GFP转基因系进行的蛋白降解实验显示生长素可能不影响VIK蛋白的稳定性（图1C）。即时定量分析PCR分析发现，生长素处理能时间依赖性地诱导VIK转录水平的增加（图1D），且这种诱导主要通过ARF7/19依赖性方式实现，在arf7/19突变体中VIK表达的诱导明显减弱，而在lbd16/18/33突变体中VIK表达仍能被生长素显著诱导。
02、VIK 介导的叶绿素无线信号积极参与监测 LR 骨骼发育
使用概述好几个VIK T-DNA插进人类什么是基因突然变化的体（vik-2和vik-3），发现了与野生植物型较之，人类什么是基因突然变化的体的LR强度、LR原基（LRP）和已大的LR有明显避免，尤其是是vik-2（图2）。相悖，过得出结论VIK的转人类什么是基因植物体主要表现出LR强度加强。不仅，在vik-2人类什么是基因突然变化的体游戏背景下得出结论VIK的转人类什么是基因植物体可以恢复了LR大一些缺陷。衍生期期素净化处理调查得出结论，vik-2人类什么是基因突然变化的体对衍生期期素诱惑的LR大反應减小，得出结论VIK在衍生期期素自我调节LR大中切实发挥关健效应。 
图2 VIK介导的产生素数据信息信号通路正方向改善LR的大
03、VIK 与ERF13 来进行工具信息交互
研究发现VIK在生长素诱导的侧根（LR）发育中扮演关键角色，因此推测ERF13可能是VIK的潜在底物。通过Y2H、LCI、双碳原子荧光相容 （BiFC）和天然免疫共石雕文化沉淀实践（CO-IP），证实了VIK与ERF13之间存在直接的相互作用（图3）。这些结果表明VIK与ERF13在物理上相互作用，支持了ERF13可能是VIK作用底物的假设。
图3 VIK与ERF13互相功用
04、VIK以正反两面馈的手段调节ERF13磷碱化
通过磷碱化淀粉酶组学研究，发现NAA处理可快速诱导ERF13磷酸化。体外实验表明，VIK具有自磷酸化活性，并可直接磷酸化ERF13的Ser168和Ser172位点（图4）。点基因突变遇到显著降低了ERF13的磷酸化水平。此外，ERF13可增强VIK的自磷酸化，尤其是ERF13的磷酸模拟突变体。进一步实验表明，VIK可通过形成同源二聚体进行自磷酸化，但ERF13突变体不影响VIK二聚体的形成。总体而言，VIK通过反馈机制调控ERF13的磷酸化。
图4 VIK以正负极馈模式磷过酸ERF13的Ser168和Ser172位点
05、VIK介导的磷酸性反应利于ERF13吸附
研究发现，VIK介导的磷酸化作用影响ERF13蛋白的稳定性，进而调控侧根发育。实验显示，ERF13蛋白在早期侧根原基中表达，随后在发育过程中消失，而VIK蛋白在所有侧根中持续表达（图5）。通过离体科学试验设计和身体内科学试验设计，发现VIK能够促进ERF13的降解。进一步通过磷酸模拟网和磷酸解离转变体的实验，证实了ERF13在Ser168和Ser172位点的磷酸化促进了其降解。此外，VIK与MPK14可能协同作用促进ERF13降解，但两者之间没有直接的相互作用。最后亚癌细胞追踪定位研究表明，ERF132D和ERF132A均位于细胞核，且与WT无明显差异。qRT-PCR结果显示，vik-2突变体中ERF13 mRNA水平未显著变化，但其下游基因KCS8和KCS16显著降低，进一步证明VIK在蛋白水平上调控ERF13。总之，VIK介导的磷酸化通过负调控ERF13的稳定性，加速生长素诱导的ERF13降解。
图5 VIK 介导的磷硝化作用1了ERF13溶解
06、VIK 介导的 ERF13 磷碱化调接 LR 的出显
论述进两步论述了VIK调节的ERF13分解在侧根（LR）成长中的用途。依据相对其他转什么是基因绿植系的LR表型，发掘过证明ERF13促使了LR的出来，在vik甲基化体中这一种促使用途资料，而在过证明YFP-VIK的游戏背景下这一种促使用途下降（图6）。与此同时，相对ERF13的其他磷过酸模似和磷酸灭活突变体的过证明绿植系，发掘ERF132A-Myc（磷酸灭活）的绿植系LR出来更罕见，而ERF132D-Myc（磷过酸模似）的绿植系LR出来略多。此类最后证明，VIK介导的ERF13磷过酸和分解驱动了LR的出来。 
图6 VIK介导的ERF13磷酸性反应提高网站LR的出现了
07、VIK在侧根骨骼发育中磷碱化并安全LBD18淀粉酶
顺利通过分析一下这两个VIK T-DNA放进去DNA变动率体（vik-2和vik-3），发觉与也是型好于，DNA变动率体的侧根（LR）硬度、LR原基（LRP）和已发展的LR相关性限制，特别是是vik-2（图7）。相左，过传达VIK的转DNA茎秆主要表现出LR硬度新增。不仅，在vik-2DNA变动率体原型下传达VIK的转DNA茎秆康复了LR发展不足。发展素整理实验操作认为，vik-2DNA变动率体对发展素成脂的LR发展化学反应削弱，认为VIK在发展素自我调节LR发展中激发的关键使用。 
图7 VIK 在LR转变成操作过程中直接性磷酸性反应和稳定可靠LBD18核蛋白
PART 02 小文章工作小结
生长素作为最重要的植物激素之一，在调控植物生长和发育过程中起着关键作用。这项研究通过磷酸性反应淀粉酶质组学浅析筛选到快速响应生长素的蛋白激酶VIK，并证实VIK通过调控LBD18和ERF13来调控侧根的形成。一方面，生长素以ARF7/19依赖的方式诱导VIK的转录；另一方面，它通过TMK1激活VIK的激酶活性，激活的VIK可以磷酸化LBD18和ERF13。磷酸化的LBD18变得更加稳定，调节侧根的启动。然而，磷酸化的ERF13经历降解，缓解了其对侧根出现的抑制，从而促进侧根的形成（图8）。VIK的发现不仅丰富了我们对生长素信号传递机制的理解，而且为农业生产中通过调控生长素信号来提高作物产量和抗逆性提供了潜在的策略。
图8 VIK介导的成长素数据信息改善侧根构成
PART 03 拜谱个人总结
研究采用磷酸化修饰组学、LC-MS/MS质谱分析、CO-IP、酵母双杂和荧光素酶互补成像等技术，发现 VIK 介导的生长素信号转导分别通过增强 LBD18 的蛋白质稳定性和诱导 ERF13 的降解来调节 LR 发育。拜谱生物作为一家国内领先的多组学服务公司，可提供完善成熟的淀粉酶质组学、表达淀粉酶质组学、分解代谢组学、转录组学等多组学产品技术服务体系。拜谱特色磷酸化修饰产品—非常高进一步DIA·磷硝化作用体现组，采用创新丰度系统+Astral DIA，超高深度赋能低丰度磷酸化蛋白/位点发掘，单针最高可实现软体动物样例10w+、苔藓植物样例5w+磷酸化修饰位点检出，可广泛应用于植物、动物研究，绘制物种磷酸化修饰图谱，助力高分文章发表。此外，磷酸化修饰组学可与蛋白组学、代谢组学等多组学联合，整合多组学数据进行深入挖掘分析，全面解析机制机理等。欢迎咨询！
参考资料期刊论文：
Shang E, Wei K, Lv B, Zhang X, Lin X, Ding Z, Leng J, Tian H, Ding Z. VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis. Adv Sci (Weinh). 2024 Jul 3:e2402442. doi: 10.1002/advs.202402442. Epub ahead of print. PMID: 38958531.
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