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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表达组学、LC-MS/MS磷碱化位点解析技术服务。
英语主题：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
简体中文关键词：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
玩家企业单位：山东大学
科学研究素材：拟南芥侧根
拜谱展示枝术：磷过酸修饰语组学、LC-MS/MS磷过酸位点介绍
科研策略：
PART 01 深入分析结杲
01、种子发芽素利于VIK的磷酸性反应以及转录
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小时后进行磷碱化胆固醇质混合物析，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 生张素带动VIK的磷过酸以及转录
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）。
通过酒曲双有性杂交数据分析（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶同质激光散斑科学试验（LCI）证实了VIK与TMK1之间存在直接相互作用，并且体内磷碱化实验表明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）。实时的降钙素原检测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 介导的叶绿素走势积极进取自我调节 LR 發育
实现阐述5个VIK T-DNA插入表格DNA突然变化体（vik-2和vik-3），出现 与也是型相比之下，DNA突然变化体的LR相对密度计算、LR原基（LRP）和已出现發育状况的LR偏态减掉，还是比较是vik-2（图2）。相近，过表现爱VIK的转DNA茎叶突出表现出LR相对密度计算增长。于此，在vik-2DNA突然变化体情况下表现爱VIK的转DNA茎叶修复了LR出现發育状况不足。出现素解决进行实验表示，vik-2DNA突然变化体对出现素分析的LR出现發育状况症状降低，表示VIK在出现素自我调节LR出现發育状况中起重要性能力。 
图2 VIK介导的成长素信息环路正面干预LR的发育成熟
03、VIK 与ERF13 使用物理化学交互方式
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、双碳原子荧光相辅相成 （BiFC）和抗体共结晶工作（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彼此之间效用
04、VIK以正负极馈的方式英文调整ERF13磷过酸
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）。点突然变化知道显著降低了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以正反两面馈办法磷过酸ERF13的Ser168和Ser172位点
05、VIK介导的磷过酸增强ERF13生物降解
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）。通过身体外实验设计性和身体内部实验设计性，发现VIK能够促进ERF13的降解。进一步通过磷酸虚拟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。最后亚神经元品牌定位分析一下表明，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 介导的磷硝化作用加速器了ERF13溶解
06、VIK 介导的 ERF13 磷过酸调接 LR 的导致
科学研究进一次讨论了VIK改善的ERF13生物降解塑料在侧根（LR）阴茎发育中的用。经由更加有所有所差异转人类基因绿植系的LR表型，挖掘过呈现爱ERF13控制了LR的诞生，在vik基因突变体中类似这一些控制用强化，而在过呈现爱YFP-VIK的环境下类似这一些控制用削弱（图6）。另外，更加ERF13的有所有所差异磷碱化模拟系统机和磷酸降解塑料突变体的过呈现爱绿植系，挖掘ERF132A-Myc（磷酸降解塑料）的绿植系LR诞生较少，而ERF132D-Myc（磷碱化模拟系统机）的绿植系LR诞生略多。这一些没想到表示，VIK介导的ERF13磷碱化和生物降解塑料推进了LR的诞生。 
图6 VIK介导的ERF13磷硝化作用催进LR的诞生
07、VIK在侧根胸部发育中磷硝化作用并安稳LBD18球蛋白
按照研究分析的两个VIK T-DNA加入甲基化体（vik-2和vik-3），发现与原生态型比较，甲基化体的侧根（LR）相对相对密度、LR原基（LRP）和已健康健康大状况的LR取得减轻，更是是vik-2（图7）。对立，过体现VIK的转染色体根系突出表现出LR相对相对密度上升。除此之外，在vik-2甲基化体题材下体现VIK的转染色体根系恢复功能了LR健康健康大状况问题。萌发素处理實驗是因为，vik-2甲基化体对萌发素分析的LR健康健康大状况想法变弱，是因为VIK在萌发素干预LR健康健康大状况中起到的关键的作用。 
图7 VIK 在LR出现方式中单独磷酸性反应和不稳LBD18淀粉酶
PART 02 的文章总结
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。这项研究通过磷酸性反应蛋清质组学分享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介导的产生素数据信息调结侧根形成了
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、遮盖蛋清质组学、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—超多层次DIA·磷过酸表达组，采用创新含有工艺+Astral DIA，超高深度赋能低丰度磷酸化蛋白/位点发掘，单针最高可实现动物界范例10w+、蕨类植物范例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！
对比文章：
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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