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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淡化组学、LC-MS/MS磷酸性反应位点讲解技术服务。
用英语题目：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
简体中文题头：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
用户院校：山东大学
分析的原材料：拟南芥侧根
拜谱给予方法：磷碱化表达组学、LC-MS/MS磷碱化位点解析
的研究一个构想：
PART 01 探讨结果显示
01、萌发素有利于VIK的磷碱化下列关于转录
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小时后进行磷碱化膳食纤维质类物质析，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 繁殖素促使VIK的磷酸性反应举例说明转录
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实验性。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阐述（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶互补性成相实验室（LCI）证实了VIK与TMK1之间存在直接相互作用，并且身体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）。城市热力图定量分析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 介导的叶绿素移动信号关键调整 LR 胸部发育
经由阐述两VIK T-DNA导入转变体（vik-2和vik-3），发觉与野山型比起来，转变体的LR比热容、LR原基（LRP）和已健康的LR明显限制，更是要格外重视是vik-2（图2）。相反的词语，过呈现VIK的转人类遗传基因主茎表演出LR比热容加大。凡此种种，在vik-2转变体游戏背景下呈现VIK的转人类遗传基因主茎恢复功能了LR健康问题。發育素进行处理调查表示，vik-2转变体对發育素引诱的LR健康响应减小，表示VIK在發育素调节影响LR健康中树立根本影响。 
图2 VIK介导的生长发育状况素信息径路同向自我调节LR的发育状况
03、VIK 与ERF13 展开物理防御交互性
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、双大分子荧光相辅相成 （BiFC）和免疫性共沉定工作（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上下级目的
04、VIK以双面馈的玩法控制ERF13磷硝化作用
通过磷酸性反应蛋白质组学研究，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）。点甲基化察觉显著降低了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以正负极馈方试磷酸性反应ERF13的Ser168和Ser172位点
05、VIK介导的磷过酸增进ERF13溶解
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）。通过身体外實驗和身体實驗，发现VIK能够促进ERF13的降解。进一步通过磷酸模仿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。最后亚細胞固定定性分析表明，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 介导的磷酸性反应高速度了ERF13生物降解
06、VIK 介导的 ERF13 磷碱化控制 LR 的产生
的研究进这一步探析了VIK控制的ERF13溶解在侧根（LR）健康中的效果。根据相比不一样于转基因食品组蕨类绿色动作物系的LR表型，察觉到过描述方法方式ERF13仰打造用了LR的出現，在vik基因突变体中本身仰打造用效果激发，而在过描述方法方式YFP-VIK的背景图下本身仰打造用效果弱化（图6）。与此同时，相比ERF13的不一样于磷酸性反应虚拟仿真机和磷酸灭活进化体的过描述方法方式蕨类绿色动作物系，察觉到ERF132A-Myc（磷酸灭活）的蕨类绿色动作物系LR出現更小，而ERF132D-Myc（磷酸性反应虚拟仿真机）的蕨类绿色动作物系LR出現略多。许多后果表达，VIK介导的ERF13磷酸性反应和溶解有助于了LR的出現。 
图6 VIK介导的ERF13磷硝化作用使得LR的出现了
07、VIK在侧根發育中磷碱化并动态平衡LBD18球蛋白
经过进行分析3个VIK T-DNA放进去突然变化体（vik-2和vik-3），发现与纯天然型比起，突然变化体的侧根（LR）导热系数、LR原基（LRP）和已健康成长健康生长发育的LR更为明显增多，非常是vik-2（图7）。反向，过展现VIK的转dna植物表現出LR导热系数加入。然而，在vik-2突然变化体后台下展现VIK的转dna植物恢复如初了LR健康成长健康生长发育不足。的繁殖素清理实践意味着，vik-2突然变化体对的繁殖素介导的LR健康成长健康生长发育影响减退，意味着VIK在的繁殖素调节LR健康成长健康生长发育中切实发挥重要性能力。 
图7 VIK 在LR组成的时候中之间磷碱化和相对稳定LBD18球蛋白
PART 02 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。这项研究通过磷硝化作用蛋白质含量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介导的生长期素讯号调试侧根确立
PART 03 拜谱个人心得体会
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脂肪酸组学、呈现球脂肪酸组学、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—超低程度DIA·磷过酸绘制组，采用创新聚集高技术+Astral DIA，超高深度赋能低丰度磷酸化蛋白/位点发掘，单针最高可实现生物样本量量10w+、藤本植物样本量量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！
考虑论文资料：
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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