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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绘制组学、LC-MS/MS磷过酸位点研究技术服务。
日文关键词：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
繁体中文大标题：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
朋友企业单位：山东大学
论述用料：拟南芥侧根
拜谱打造技巧：磷碱化表达组学、LC-MS/MS磷碱化位点进行分析
探讨一个构想：
PART 01 研究方案成果
01、成长素有利于VIK的磷过酸以及转录
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小时后进行磷碱化蛋清质混合物析，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 生長素加速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硝化作用实验操作。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）。
通过酵母菌双杂交育种浅析（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶同质三维成像实验英文（LCI）证实了VIK与TMK1之间存在直接相互作用，并且身体外磷碱化实验表明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）。进行按量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更好地调节作用 LR 成长
能够 具体分析多个VIK T-DNA添加变化体（vik-2和vik-3），得知与野山型相对比，变化体的LR规格、LR原基（LRP）和已阴茎骨骼大的LR偏态缩减，特别是是vik-2（图2）。相近，过理解出来VIK的转基因水稻组植物遗传植物行为 出LR规格提升。还有，在vik-2变化体游戏背景下理解出来VIK的转基因水稻组植物遗传植物治愈了LR阴茎骨骼大缺欠。种植的素治疗科学实验证明，vik-2变化体对种植的素诱发的LR阴茎骨骼大反馈弱化，证明VIK在种植的素干预LR阴茎骨骼大中起关键的做用。 
图2 VIK介导的成长素走势环路朝管控LR的發育
03、VIK 与ERF13 采取工具通讯
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、双氧分子荧光互替 （BiFC）和免疫力共石雕文化沉淀實驗（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完美做用
04、VIK以正反两面馈的行为宏观调控ERF13磷酸性反应
通过磷硝化作用淀粉酶组学浅析，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）。点突变的发展显著降低了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以正负极馈玩法磷碱化ERF13的Ser168和Ser172位点
05、VIK介导的磷硝化作用增强ERF13分解
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）。通过休内调查和休内调查，发现VIK能够促进ERF13的降解。进一步通过磷酸模拟系统和磷酸解离变化体的实验，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。最后亚受损细胞精确定位讲解表明，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 介导的磷酸性反应速度了ERF13分解
06、VIK 介导的 ERF13 磷酸性反应改善 LR 的冒出
调查进几步初探了VIK调节的ERF13化学降解塑料在侧根（LR）阴茎发育中的的功效。能够较好多种转什么是基因植被系的LR表型，感觉过抒发ERF13能够限制了LR的存在，在vik突变率体中此种能够限制的功效开展，而在过抒发YFP-VIK的背景图下此种能够限制的功效减少（图6）。于此，较好ERF13的多种磷过酸养成机和磷酸解离变种体的过抒发植被系，感觉ERF132A-Myc（磷酸解离）的植被系LR存在比较少，而ERF132D-Myc（磷过酸养成机）的植被系LR存在略多。以上报告认为，VIK介导的ERF13磷过酸和化学降解塑料推进了LR的存在。 
图6 VIK介导的ERF13磷硝化作用有利于促进LR的出现了
07、VIK在侧根健康成长中磷碱化并平稳LBD18淀粉酶
确认阐述两大VIK T-DNA导入转变体（vik-2和vik-3），发现了与野山型想必，转变体的侧根（LR）黏度、LR原基（LRP）和已發育的LR为显著极大减少，十分是vik-2（图7）。相对，过展示VIK的转dna茎秆表面出LR黏度曾加。最后，在vik-2转变体底色下展示VIK的转dna茎秆回到了LR發育瑕疵。植物的滋生素解决实验性得出结论，vik-2转变体对植物的滋生素诱惑的LR發育影响变弱，得出结论VIK在植物的滋生素监测LR發育中产生重要性使用。 
图7 VIK 在LR确立时候中同时磷硝化作用和稳定可靠LBD18蛋白质
PART 02 新闻稿件个人总结
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。这项研究通过磷过酸蛋清质组学概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介导的种植素卫星信号调理侧根构成
PART 03 拜谱总结ppt
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胆固醇组学、表达核胆固醇组学、分解组学、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—高广度DIA·磷硝化作用绘制组，采用创新聚集技术设备+Astral DIA，超高深度赋能低丰度磷酸化蛋白/位点发掘，单针最高可实现昆虫范例量10w+、绿植范例量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！
对比论文资料：
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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