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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装饰组学、LC-MS/MS磷酸性反应位点了解技术服务。
国外英文宝贝标题：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
中文字幕子标题：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
客服机构：山东大学
实验资料：拟南芥侧根
拜谱展示 枝术：磷硝化作用遮盖组学、LC-MS/MS磷硝化作用位点了解
钻研要点：
PART 01 研发数据
01、生長素加速VIK的磷过酸还有其转录
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小时后进行磷过酸淀粉酶质多组分析，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 发展素驱动VIK的磷酸性反应试述转录
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）。
通过酒曲双混种浅析（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶相互依存激光散斑试验（LCI）证实了VIK与TMK1之间存在直接相互作用，并且身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）。24小时酶联免疫法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 介导的叶绿素数字信号良好国家宏观调控 LR 生长发育
凭借分享俩个VIK T-DNA插入表格变化体（vik-2和vik-3），发现与野山型相较于，变化体的LR高体积密度、LR原基（LRP）和已大的LR显著性变少，需要是vik-2（图2）。反之，过把你想理解出来VIK的转人类遗传基因植物展现出LR高体积密度加强。还有，在vik-2变化体蓝本下把你想理解出来VIK的转人类遗传基因植物复原了LR大弊病。产生素加工处理實驗说明，vik-2变化体对产生素促进的LR大反馈降低，说明VIK在产生素调空LR大中发挥功用关健功用。 
图2 VIK介导的生长期素预警通道单向调节LR的發育
03、VIK 与ERF13 采取机械通讯
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、双原子核荧光互补原理 （BiFC）和免疫系统共积累实验英文（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互不效应
04、VIK以正反两面馈的的方式监测ERF13磷过酸
通过磷酸性反应蛋白质组学进行分析，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以正反两面馈策略磷硝化作用ERF13的Ser168和Ser172位点
05、VIK介导的磷碱化有利于促进ERF13吸附
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）。通过人体实践和人体实践，发现VIK能够促进ERF13的降解。进一步通过磷酸模拟网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。最后亚组织产品定位研究表明，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降解塑料
06、VIK 介导的 ERF13 磷过酸调节器 LR 的出现了
探析进那步浅析了VIK调整的ERF13挥发在侧根（LR）生长中的的功效。经过更加各种转人类基因常绿观赏草本花卉系的LR表型，发展过描述ERF13调节了LR的显示，在vik突变的体中这类调节的功效怎强，而在过描述YFP-VIK的题材下这类调节的功效弱化（图6）。然而，更加ERF13的各种磷硝化作用养成和磷酸解离遗传变异体的过描述常绿观赏草本花卉系，发展ERF132A-Myc（磷酸解离）的常绿观赏草本花卉系LR显示很少，而ERF132D-Myc（磷硝化作用养成）的常绿观赏草本花卉系LR显示略多。他们可是表示，VIK介导的ERF13磷硝化作用和挥发催进了LR的显示。 
图6 VIK介导的ERF13磷过酸利于LR的导致
07、VIK在侧根发展中磷碱化并增强LBD18蛋白质
实现数据分析两个人VIK T-DNA进到这一领域变化体（vik-2和vik-3），得知与天然的型比起来，变化体的侧根（LR）体积黏度、LR原基（LRP）和已骨骼健康成长的LR特殊缩短，十分是vik-2（图7）。相反的词语，过体现VIK的转染色体茎叶抒发出LR体积黏度上升。凡此种种，在vik-2变化体背景图下体现VIK的转染色体茎叶回复了LR骨骼健康成长瑕疵。萌发素处理测试显示，vik-2变化体对萌发素引导的LR骨骼健康成长不良反应衰弱，显示VIK在萌发素改善LR骨骼健康成长中切实发挥根本用。 
图7 VIK 在LR组成阶段中马上磷碱化和不稳定性LBD18血清
PART 02 新闻稿件个人心得体会
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定量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介导的衍生素讯号上下调整侧根达成
PART 03 拜谱总结
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质组学、呈现核蛋白酶质组学、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—高水准厚度DIA·磷碱化修饰语组，采用创新聚集技艺+Astral DIA，超高深度赋能低丰度磷酸化蛋白/位点发掘，单针最高可实现家禽范本10w+、沉水植物范本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！
选取学术论文：
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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