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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突显组学、LC-MS/MS磷酸性反应位点分享技术服务。
英文音标一级标题：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
简体中文名称：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
大家企业：山东大学
研究探讨原材料：拟南芥侧根
拜谱供给技术性：磷碱化体现组学、LC-MS/MS磷碱化位点分析一下
调查工作思路：
PART 01 科学研究可是
01、植物的生长素增进VIK的磷过酸试述转录
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小时后进行磷酸性反应核营养素多组分析，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 繁殖素有助于VIK的磷硝化作用以及其转录
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过酸实验室。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）。
通过鲜酵母双有性杂交介绍（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶互补性三维成像实验室（LCI）证实了VIK与TMK1之间存在直接相互作用，并且体内磷过酸实验表明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）。进行酶联免疫法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多方面政策调控 LR 生长发育
能够解析2个VIK T-DNA放入转变体（vik-2和vik-3），知道与纯天然型相较于，转变体的LR容重、LR原基（LRP）和已骨骼發育的LR更为明显削减，通常是vik-2（图2）。相对，过呈现VIK的转染色体主茎展现出LR容重多。不仅而且，在vik-2转变体图片背景下呈现VIK的转染色体主茎康复了LR骨骼發育瑕疵。繁殖的素工作试验显示，vik-2转变体对繁殖的素诱发的LR骨骼發育表现减低，显示VIK在繁殖的素宏观调控LR骨骼發育中树立重要性反应。 
图2 VIK介导的发芽素卫星信号环路正面调整LR的发展
03、VIK 与ERF13 使用生物学互交
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、双分子结构荧光同质 （BiFC）和免役共结晶实验所（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共同目的
04、VIK以正负极馈的习惯调节ERF13磷过酸
通过磷碱化球蛋白组学进行分析，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）。点变动找到显著降低了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以正负极馈方式磷硝化作用ERF13的Ser168和Ser172位点
05、VIK介导的磷酸性反应提高ERF13分解
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）。通过内部实验报告操作和内部实验报告操作，发现VIK能够促进ERF13的降解。进一步通过磷酸模拟训练和磷酸灭活转变体的实验，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。最后亚生殖细胞wifi定位分折表明，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 介导的磷碱化加快速度了ERF13光降解
06、VIK 介导的 ERF13 磷酸性反应调控 LR 的导致
研究方案进几步一起探讨了VIK自我调节的ERF13吸附在侧根（LR）發育中的功效。实现较不相同转dna值物系的LR表型，看到过描述ERF13减缓了LR的现身，在vik变化体中各种减缓功效怎强，而在过描述YFP-VIK的底色下各种减缓功效减少（图6）。不但，较ERF13的不相同磷酸性反应模拟机系统和磷酸挥发基因变异体的过描述值物系，看到ERF132A-Myc（磷酸挥发）的值物系LR现身较少，而ERF132D-Myc（磷酸性反应模拟机系统）的值物系LR现身略多。一些成果表述，VIK介导的ERF13磷酸性反应和吸附推动了LR的现身。 
图6 VIK介导的ERF13磷过酸增强LR的导致
07、VIK在侧根骨骼发育中磷酸性反应并稳定性高LBD18核蛋白
在深入分析3个VIK T-DNA添加图片甲基化体（vik-2和vik-3），出现 与野外型好于，甲基化体的侧根（LR）相对高密度、LR原基（LRP）和已健康成长的LR显著性少，针对是vik-2（图7）。颠倒，过表示VIK的转DNA根系表演出LR相对高密度增强。凡此种种，在vik-2甲基化体大环境下表示VIK的转DNA根系回复了LR健康成长一些缺陷。植物种子发芽素补救研究说明，vik-2甲基化体对植物种子发芽素帮助的LR健康成长生理反应弱化，说明VIK在植物种子发芽素管控LR健康成长中起着根本能力。 
图7 VIK 在LR成型历程中间接磷碱化和维持LBD18球蛋白
PART 02 软文个人总结
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。这项研究通过磷碱化血清质组学了解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介导的生長素电磁波控制侧根型成
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，可提供完善成熟的核蛋白酶组学、表达核蛋白酶组学、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—高高度DIA·磷碱化淡化组，采用创新生物富集技术水平+Astral DIA，超高深度赋能低丰度磷酸化蛋白/位点发掘，单针最高可实现两栖动物样版量10w+、蕨类植物样版量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！
参考使用论文：
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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