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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过酸体现组学、LC-MS/MS磷过酸位点定量分析技术服务。
英文版网站标题：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
中文字幕主题：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
投资者厂家：山东大学
深入分析物料：拟南芥侧根
拜谱供给技木：磷过酸淡化组学、LC-MS/MS磷过酸位点概述
研究方案方法：
PART 01 科研后果
01、发展素带动VIK的磷硝化作用下列不属于转录
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血清质酚类化合物析，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 生長素提高VIK的磷过酸及转录
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）。
通过鲜酵母双混种杂交剖析（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶互补式影像试验（LCI）证实了VIK与TMK1之间存在直接相互作用，并且身体磷过酸实验表明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）。公交实时一定量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 介导的叶绿素数据积极参与政策调控 LR 健康发育
能够 分析一下2个VIK T-DNA插入图甲基化体（vik-2和vik-3），发觉与纯天然型相对，甲基化体的LR体积密度单位、LR原基（LRP）和已骨骼胸部成长胸部发育的LR不错抑制，尤其要是vik-2（图2）。相对来说，过体现VIK的转人类人类基因主茎表演出LR体积密度单位增高。不但，在vik-2甲基化体背景图片下体现VIK的转人类人类基因主茎恢复原状了LR骨骼胸部成长胸部发育问题。成长胸部发育素外理实验操作取决于，vik-2甲基化体对成长胸部发育素成脂的LR骨骼胸部成长胸部发育生理反应降低，取决于VIK在成长胸部发育素管控LR骨骼胸部成长胸部发育中挥发重中之重的作用。 
图2 VIK介导的发展素的信号环路同向干预LR的健康
03、VIK 与ERF13 进行生物学交互设计
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、双分子式荧光互补性 （BiFC）和免疫细胞共结晶实验设计（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之间功能
04、VIK以双面馈的措施房产调控ERF13磷碱化
通过磷酸性反应核蛋白组学概述，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）。点突变的会发现显著降低了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以正反面馈具体方法磷酸性反应ERF13的Ser168和Ser172位点
05、VIK介导的磷过酸提高ERF13生物降解
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）。通过身体研究和休内研究，发现VIK能够促进ERF13的降解。进一步通过磷酸养成和磷酸灭活变动体的实验，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。最后亚生殖细胞追踪定位浅析表明，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 介导的磷碱化会加快了ERF13生物降解
06、VIK 介导的 ERF13 磷碱化调低 LR 的发现
探究进这一步试论了VIK改善的ERF13溶解在侧根（LR）发育状况中的功效。完成相比不相同转人类基因常绿绿色绿色沉水植物系的LR表型，遇到过展现ERF13减缓了LR的发生，在vik基因基因变异体中一种减缓功效增強，而在过展现YFP-VIK的大环境下一种减缓功效衰弱（图6）。显然，相比ERF13的不相同磷酸性反应模仿和磷酸解离基因变异体的过展现常绿绿色绿色沉水植物系，遇到ERF132A-Myc（磷酸解离）的常绿绿色绿色沉水植物系LR发生很少，而ERF132D-Myc（磷酸性反应模仿）的常绿绿色绿色沉水植物系LR发生略多。这么多最终表达，VIK介导的ERF13磷酸性反应和溶解促使了LR的发生。 
图6 VIK介导的ERF13磷酸性反应带动LR的诞生
07、VIK在侧根发育成熟中磷过酸并保持稳定LBD18蛋白酶
经过概述两大VIK T-DNA插进甲基化体（vik-2和vik-3），遇到与原生态型比起，甲基化体的侧根（LR）强度单位、LR原基（LRP）和已阴茎成长胸部发育状况的LR同质性缩减，特别是vik-2（图7）。相悖，过描述VIK的转染色体植物情况出LR强度单位上升。不仅而且，在vik-2甲基化体后台下描述VIK的转染色体植物回到了LR阴茎成长胸部发育状况一些缺陷。繁殖素加工实验所表示，vik-2甲基化体对繁殖素诱导性的LR阴茎成长胸部发育状况不良反应减小，表示VIK在繁殖素管控LR阴茎成长胸部发育状况中起着重中之重功能。 
图7 VIK 在LR生成步骤中会直接磷硝化作用和稳定的LBD18球蛋白
PART 02 好文章总结ppt
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淀粉酶质组学探讨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介导的发芽素无线信号的调节侧根变成
PART 03 拜谱工作小结
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，可提供完善成熟的蛋清质组学、呈现蛋清质组学、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—超多淬硬层DIA·磷过酸掩盖组，采用创新生物富集系统+Astral DIA，超高深度赋能低丰度磷酸化蛋白/位点发掘，单针最高可实现動物范例10w+、绿植的范例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！
基准期刊论文：
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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