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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碱化装饰组学、LC-MS/MS磷碱化位点研究技术服务。
国外英文问题：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
中文名宝贝标题：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
客服部门：山东大学
论述建筑材料：拟南芥侧根
拜谱保证方法：磷硝化作用遮盖组学、LC-MS/MS磷硝化作用位点探讨
研究探讨思维：
PART 01 设计没想到
01、发育素驱动VIK的磷碱化举例说明转录
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小时后进行磷硝化作用蛋白酶质混合物析，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 的生长素增强VIK的磷过酸和其转录
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酸性反应實驗。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）。
通过酒曲双有性杂交讲解（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶相互依存三维成像进行实验（LCI）证实了VIK与TMK1之间存在直接相互作用，并且休外磷过酸实验表明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）。进行降钙素原检测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 介导的叶绿素移动信号及时调节作用 LR 阴茎发育
借助定性分析多个VIK T-DNA导入变化体（vik-2和vik-3），出现与野山型比较，变化体的LR规格、LR原基（LRP）和已成长期成熟的LR取得以减少，特别是在是vik-2（图2）。反过来，过把你想表达出出来VIK的转DNA茎秆表演出LR规格加入。于此，在vik-2变化体经验下把你想表达出出来VIK的转DNA茎秆治愈了LR成长期成熟问题。发芽素处里测试证明，vik-2变化体对发芽素诱发的LR成长期成熟不良反应衰弱，证明VIK在发芽素调节LR成长期成熟中充分调动根本目的。 
图2 VIK介导的种子发芽素网络信号环路正在向控制LR的发肓
03、VIK 与ERF13 参与电学相互
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、双原子核荧光互补性 （BiFC）和天然免疫共乳浊液检测（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主动的作用
04、VIK以正反两面馈的方式方法调节管控ERF13磷酸性反应
通过磷硝化作用蛋清组学进行分析，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）。点基因突变察觉到显著降低了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以正反面馈形式磷酸性反应ERF13的Ser168和Ser172位点
05、VIK介导的磷过酸推进ERF13可降解
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）。通过离体实验设计英文和人体实验设计英文，发现VIK能够促进ERF13的降解。进一步通过磷酸模拟机和磷酸解离变动体的实验，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。最后亚体细胞标记解析表明，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 介导的磷酸性反应高速度了ERF13溶解
06、VIK 介导的 ERF13 磷酸性反应调低 LR 的冒出
调查进步骤试论了VIK控制的ERF13生物光降解在侧根（LR）發育中的的影响。依据较为各个转染色体绿植的系的LR表型，发觉过呈现ERF13促使了LR的诞生，在vik变化体中那样促使的影响强化，而在过呈现YFP-VIK的经验下那样促使的影响弱化（图6）。不仅如此，较为ERF13的各个磷酸性反应模以和磷酸解离遗传变异体的过呈现绿植的系，发觉ERF132A-Myc（磷酸解离）的绿植的系LR诞生更短，而ERF132D-Myc（磷酸性反应模以）的绿植的系LR诞生略多。以下但是得出结论，VIK介导的ERF13磷酸性反应和生物光降解提高了LR的诞生。 
图6 VIK介导的ERF13磷碱化提高LR的诞生
07、VIK在侧根發育中磷过酸并平稳LBD18蛋清
凭借浅析2个VIK T-DNA加入变异体（vik-2和vik-3），显示与也是型较之，变异体的侧根（LR）强度、LR原基（LRP）和已健康发展状况的LR更为明显极大减少，需要是vik-2（图7）。相等，过理解VIK的转基因植物遗传植物遗传植物体展示出LR强度增长。还有，在vik-2变异体大环境下理解VIK的转基因植物遗传植物遗传植物体还原了LR健康发展状况的缺陷。成长素正确处理实验报告表面，vik-2变异体对成长素诱导型的LR健康发展状况反应迟钝下降，表面VIK在成长素政策调控LR健康发展状况中利用重要角色。 
图7 VIK 在LR建成具体步骤中直观磷硝化作用和稳定性LBD18血清
PART 02 内容工作小结
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。这项研究通过磷硝化作用蛋清质组学进行分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介导的产生素预警调试侧根组成
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，可提供完善成熟的血清质组学、装饰血清质组学、分解组学、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—二次搬运费淬硬层DIA·磷硝化作用淡化组，采用创新丰度技术应用+Astral DIA，超高深度赋能低丰度磷酸化蛋白/位点发掘，单针最高可实现部分动物子范本10w+、沉水植物子范本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！
规范论文资料：
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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