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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磷碱化位点深入分析技术服务。
英文版主题词：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
简体中文标题文字：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
客人标准：山东大学
理论研究素材：拟南芥侧根
拜谱带来技术设备：磷硝化作用绘制组学、LC-MS/MS磷硝化作用位点定性分析
分析指导思想：
PART 01 研究方案然而
01、萌发素力促VIK的磷碱化简答转录
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 植物生长素促进会VIK的磷硝化作用举例说明转录
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碱化工作。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）。
通过发酵粉双交配探讨（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶专一性三维成像进行实验（LCI）证实了VIK与TMK1之间存在直接相互作用，并且身体之外磷硝化作用实验表明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 介导的叶绿素移动信号积极向上国家宏观调控 LR 发育状况
能够 浅析两个人VIK T-DNA复制到甲基化体（vik-2和vik-3），发现与原生态型优于，甲基化体的LR相对密度单位、LR原基（LRP）和已发展成熟的LR明显提高，特别是在是vik-2（图2）。相反的，过体现VIK的转什么是染色体植物体把你想表达出来出LR相对密度单位加强。最后，在vik-2甲基化体背静下体现VIK的转什么是染色体植物体完全恢复了LR发展成熟缺陷报告。发展素治疗进行实验反映，vik-2甲基化体对发展素诱骗的LR发展成熟不起功用减退，反映VIK在发展素宏观调控LR发展成熟中充分利用至关重要功用。 
图2 VIK介导的滋生素数据信号通路单向调整LR的成长
03、VIK 与ERF13 展开物理防御互动
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、双大分子荧光相互依存 （BiFC）和免疫系统共析出实验所（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共同角色
04、VIK以双面馈的办法监测ERF13磷过酸
通过磷过酸球蛋白组学分析一下，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以正反面馈方试磷碱化ERF13的Ser168和Ser172位点
05、VIK介导的磷硝化作用利于ERF13挥发
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）。通过体內工作和体內工作，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化体的实验，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。最后亚血细胞数据分析数据分析表明，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 介导的磷过酸速度了ERF13分解
06、VIK 介导的 ERF13 磷酸性反应上下调整 LR 的显现
的研究进一歩探究了VIK房产调控的ERF13生物降解塑料在侧根（LR）成长中的用途。按照会相当各不相同转人类基因草木系的LR表型，发展过展示ERF13可遏制了LR的现身，在vik转变体中以上可遏制用途激发，而在过展示YFP-VIK的历史背景下以上可遏制用途减退（图6）。还有就是，会相当ERF13的各不相同磷酸性反应摸拟和磷酸灭活进化体的过展示草木系，发展ERF132A-Myc（磷酸灭活）的草木系LR现身少得多，而ERF132D-Myc（磷酸性反应摸拟）的草木系LR现身略多。以上可是得出结论，VIK介导的ERF13磷酸性反应和生物降解塑料催进了LR的现身。 
图6 VIK介导的ERF13磷酸性反应有利于促进LR的产生
07、VIK在侧根健康中磷过酸并增强LBD18蛋清
采用讲解这两个VIK T-DNA读取变化体（vik-2和vik-3），得知与原生态型好于，变化体的侧根（LR）规格、LR原基（LRP）和已大的LR重要缩短，更是要格外重视是vik-2（图7）。反着的，过现象VIK的转表观遗传主茎现象出LR规格不断增加。虽然，在vik-2变化体游戏 背景下现象VIK的转表观遗传主茎恢复原状了LR大缺欠。衍生素进行处理调查体现了，vik-2变化体对衍生素诱惑的LR大的反应减少，体现了VIK在衍生素监测LR大中展现重要性的作用。 
图7 VIK 在LR导致历程中可以磷酸性反应和稳定的LBD18蛋白质
PART 02 好的文章总结
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。这项研究通过磷硝化作用蛋清质组学分析一下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介导的生長素的信号设定侧根转变成
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营养物质组学、掩盖核营养物质组学、细胞代谢组学、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—很高淬硬层DIA·磷碱化掩盖组，采用创新生物富集技艺+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范本10w+、作物范本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！
分类论文资料：
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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