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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磷过酸位点分享技术服务。
日语问题：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
繁体中文关键词：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
老客户的单位：山东大学
调查素材：拟南芥侧根
拜谱提供数据技木：磷过酸体现组学、LC-MS/MS磷过酸位点分析一下
探究难点：
PART 01 研发结杲
01、萌发素可以淡化VIK的磷硝化作用以及转录
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蛋清质混合物析，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 植物的生长素使得VIK的磷硝化作用以至于转录
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实践。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）。
通过酵母菌双混种定性分析（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶相辅相成影像研究（LCI）证实了VIK与TMK1之间存在直接相互作用，并且离体磷酸性反应实验表明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）。随时定量分析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乐观政策调控 LR 成长发育
借助剖析两人VIK T-DNA放进去转变体（vik-2和vik-3），出现 与野外型比起来，转变体的LR规格、LR原基（LRP）和已发展的LR正相关减轻，针对是vik-2（图2）。相反的，过表示VIK的转DNA根系主要表现出LR规格增长。不仅而且，在vik-2转变体背景图下表示VIK的转DNA根系完全恢复了LR发展问题。发展素加工处理工作发现，vik-2转变体对发展素诱导性的LR发展生理反应削弱，发现VIK在发展素政策调控LR发展中起着重中之重功能。 
图2 VIK介导的种植素数据信号径路双向监测LR的健康发育
03、VIK 与ERF13 实行机械交互性
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、双氧分子荧光互替 （BiFC）和抗体共石雕文化沉淀工作（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相护功能
04、VIK以正负极馈的方式方法政策调控ERF13磷硝化作用
通过磷过酸球蛋白组学分享，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）。点突变率发觉显著降低了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以正反面馈的方法磷酸性反应ERF13的Ser168和Ser172位点
05、VIK介导的磷硝化作用带动ERF13光降解
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）。通过休外调查和机体调查，发现VIK能够促进ERF13的降解。进一步通过磷酸虚拟仿真和磷酸解离甲基化体的实验，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wifi定位解析表明，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 介导的磷酸性反应加快了ERF13分解
06、VIK 介导的 ERF13 磷硝化作用调接 LR 的显示
实验进一次论述了VIK调整的ERF13挥发在侧根（LR）發育中的做用。使用更不一样的转基因水稻组藤本常绿仿真苔藓植物系的LR表型，得知过体现ERF13调节了LR的发生，在vik基因突变体中这样调节做用明显增强，而在过体现YFP-VIK的底色下这样调节做用变弱（图6）。不仅，更ERF13的不一样的磷过酸模拟仿真网和磷酸解离基因变异体的过体现藤本常绿仿真苔藓植物系，得知ERF132A-Myc（磷酸解离）的藤本常绿仿真苔藓植物系LR发生更加少了，而ERF132D-Myc（磷过酸模拟仿真网）的藤本常绿仿真苔藓植物系LR发生略多。某些但是呈现，VIK介导的ERF13磷过酸和挥发利于了LR的发生。 
图6 VIK介导的ERF13磷酸性反应带动LR的经常出现
07、VIK在侧根发肓中磷酸性反应并动态平衡LBD18蛋白质
可以通过研究两位VIK T-DNA插进变异体（vik-2和vik-3），察觉与原生态型相较于，变异体的侧根（LR）导热系数、LR原基（LRP）和已胸部成长成熟的LR可观可以减少，特别是vik-2（图7）。反之，过表述VIK的转人类DNA主茎展现出LR导热系数不断增加。另外，在vik-2变异体大环境下表述VIK的转人类DNA主茎恢复过来了LR胸部成长成熟的缺陷。成长素治疗检测表述，vik-2变异体对成长素帮助的LR胸部成长成熟表现减低，表述VIK在成长素自我调节LR胸部成长成熟中推动关键因素使用。 
图7 VIK 在LR养成工作中直观磷碱化和稳定可靠LBD18淀粉酶
PART 02 篇文章总结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。这项研究通过磷碱化核脂肪酸组学阐述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介导的滋生素讯号调侧根演变成
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，可提供完善成熟的蛋清质组学、淡化蛋清质组学、分泌组学、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—超多深度的DIA·磷酸性反应绘制组，采用创新聚集枝术+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品10w+、观赏植物样品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！
参考选取文献资料：
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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