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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修饰语组学、LC-MS/MS磷碱化位点具体分析技术服务。
英文字母关键词：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
简体中文名称：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
雇主院校：山东大学
论述材质：拟南芥侧根
拜谱出示技巧：磷酸性反应遮盖组学、LC-MS/MS磷酸性反应位点探讨
探析思绪：
PART 01 理论研究没想到
01、种植素提高VIK的磷过酸还有转录
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小时后进行磷过酸球氨基酸多组分析，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 生长的素提高VIK的磷硝化作用以及其转录
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过酸研究。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）。
通过酒曲双混种杂交定量分析（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶互补式激光散斑测试（LCI）证实了VIK与TMK1之间存在直接相互作用，并且离体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）。时时参考值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 介导的叶绿素讯号积极向上监测 LR 發育
按照探讨二个VIK T-DNA放入变动体（vik-2和vik-3），找到与也是型相对于，变动体的LR黏度、LR原基（LRP）和已发肓的LR可观减轻，尤其要是vik-2（图2）。反着的，过形容VIK的转什么是基因植物组植物体症状出LR黏度多。因此，在vik-2变动体情况下形容VIK的转什么是基因植物组植物体恢复过来了LR发肓常见问题。种子发芽素加工处理實驗表面，vik-2变动体对种子发芽素帮助的LR发肓反馈减少，表面VIK在种子发芽素监测LR发肓中起最为关键的效应。 
图2 VIK介导的种子发芽素电磁波通道正在向监测LR的发育成熟
03、VIK 与ERF13 来电磁学沟通互动
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、双分子结构荧光互替 （BiFC）和免疫抗体共滤渣科学试验（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相护能力
04、VIK以正反两面馈的方式监测ERF13磷碱化
通过磷碱化淀粉酶组学定性分析，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）。点突然变化表明显著降低了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以正反两面馈具体方法磷过酸ERF13的Ser168和Ser172位点
05、VIK介导的磷过酸提高网站ERF13化学降解
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）。通过休内工作和休内工作，发现VIK能够促进ERF13的降解。进一步通过磷酸仿真模拟和磷酸降解基因突变体的实验，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。最后亚肿瘤细胞准确定位研究分析表明，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 介导的磷过酸降速了ERF13挥发
06、VIK 介导的 ERF13 磷过酸调试 LR 的会出现
的研究逐渐骤研讨了VIK改善的ERF13可吸附在侧根（LR）生长发育中的用。经过更加各个转基因食品组值物系的LR表型，会察觉到过描述ERF13压制了LR的发生，在vik突变体中此类压制用提高，而在过描述YFP-VIK的经验下此类压制用变弱（图6）。除此以外，更加ERF13的各个磷过酸模以和磷酸吸附突变体的过描述值物系，会察觉到ERF132A-Myc（磷酸吸附）的值物系LR发生少得多，而ERF132D-Myc（磷过酸模以）的值物系LR发生略多。等可是得出结论，VIK介导的ERF13磷过酸和可吸附催进了LR的发生。 
图6 VIK介导的ERF13磷碱化加速LR的诞生
07、VIK在侧根發育中磷硝化作用并动态平衡LBD18淀粉酶
利用阐述两只VIK T-DNA嵌入突然变化体（vik-2和vik-3），会发现与野生植物型相较于，突然变化体的侧根（LR）高黏度、LR原基（LRP）和已成长发育期成熟期的LR相关性下降，通常是vik-2（图7）。相反的，过表述VIK的转dna食品遗传根系展现出LR高黏度多。不仅如此，在vik-2突然变化体视频背景下表述VIK的转dna食品遗传根系治愈了LR成长发育期成熟期异常现象。种子发芽成长发育期素除理科学试验揭示，vik-2突然变化体对种子发芽成长发育期素诱导型的LR成长发育期成熟期发应下降，揭示VIK在种子发芽成长发育期素调空LR成长发育期成熟期中树立重要性能力。 
图7 VIK 在LR演变成过程中 中会直接磷过酸和固定LBD18蛋白质
PART 02 文章内容总结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淀粉酶质组学讲解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4g信号调节器侧根建成
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，可提供完善成熟的球核苷酸组学、体现球核苷酸组学、代谢转化组学、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—较高深度.DIA·磷酸性反应淡化组，采用创新含有新技术+Astral DIA，超高深度赋能低丰度磷酸化蛋白/位点发掘，单针最高可实现动植物样板10w+、动植物样板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！
可以参考论文：
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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