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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呈现组学、LC-MS/MS磷碱化位点研究分析技术服务。
国外英文主题：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
中文字幕一级标题：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
买家政府部门：山东大学
深入分析材料：拟南芥侧根
拜谱能提供技艺：磷碱化掩盖组学、LC-MS/MS磷碱化位点定量分析
研究分析设想：
PART 01 分析最后
01、植物的生长素催进VIK的磷过酸下列不属于转录
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小时后进行磷酸性反应核脂肪酸多组分析，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 萌发素提高网站VIK的磷硝化作用简答转录
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）。
通过酒曲双交配阐述（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶相互依存显像调查（LCI）证实了VIK与TMK1之间存在直接相互作用，并且休外磷过酸实验表明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）。实时更新降钙素原检测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 介导的叶绿素数字信号积极地控制 LR 发育状况
经过进行分析两根VIK T-DNA插入图转变体（vik-2和vik-3），发掘与野外型不同于，转变体的LR体积黏度、LR原基（LRP）和已健康健康成长成熟的LR偏态下降，尤其是是vik-2（图2）。相反的，过展示VIK的转DNA根系症状出LR体积黏度加入。凡此种种，在vik-2转变体历史背景下展示VIK的转DNA根系回到了LR健康健康成长成熟不足。种子发芽健康成长素净化处理实验所呈现，vik-2转变体对种子发芽健康成长素引导的LR健康健康成长成熟现象变弱，呈现VIK在种子发芽健康成长素调节管控LR健康健康成长成熟中引领重要意义。 
图2 VIK介导的出现素移动信号信号通路顺向国家宏观调控LR的发育状况
03、VIK 与ERF13 做好高中物理交互方式
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、双团伙荧光同质 （BiFC）和免疫力共石雕文化沉淀实践（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完美效用
04、VIK以正反两面馈的行为改善ERF13磷过酸
通过磷碱化蛋白质组学数据分析，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）。点基因变异看到显著降低了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以双面馈办法磷硝化作用ERF13的Ser168和Ser172位点
05、VIK介导的磷酸性反应加快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）。通过离体检测和体里检测，发现VIK能够促进ERF13的降解。进一步通过磷酸养成和磷酸灭活突变性体的实验，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。最后亚神经细胞确定分享表明，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 介导的磷碱化促进了ERF13光降解
06、VIK 介导的 ERF13 磷酸性反应调试 LR 的出现了
实验进那步初探了VIK干预的ERF13可生物降解在侧根（LR）生长中的功用。经过十分区别转人类基因绿植的系的LR表型，出現了 过形容出来ERF13治理和改善了LR的出現了，在vik突变体中此种治理和改善功用怎强，而在过形容出来YFP-VIK的底色下此种治理和改善功用降低（图6）。另外，十分ERF13的区别磷过酸模仿和磷酸解离突变体的过形容出来绿植的系，出現了 ERF132A-Myc（磷酸解离）的绿植的系LR出現了少些，而ERF132D-Myc（磷过酸模仿）的绿植的系LR出現了略多。这一些的结果表述，VIK介导的ERF13磷过酸和可生物降解力促了LR的出現了。 
图6 VIK介导的ERF13磷酸性反应加快LR的发生
07、VIK在侧根成长发育中磷硝化作用并安全稳定LBD18蛋清
在分析一下俩个VIK T-DNA复制到甲基化体（vik-2和vik-3），看见与野外型相比较，甲基化体的侧根（LR）比热容、LR原基（LRP）和已成长的LR为显著少，需要是vik-2（图7）。反而，过体现爱VIK的转人类表观遗传茎叶的表现出LR比热容增高。再者，在vik-2甲基化体题材下体现爱VIK的转人类表观遗传茎叶回复了LR成长障碍。成长素处置研究意味着，vik-2甲基化体对成长素帮助的LR成长发应变弱，意味着VIK在成长素管控LR成长中发挥出来关键性功能。 
图7 VIK 在LR型成具体步骤中随时磷碱化和比较稳定LBD18淀粉酶
PART 02 经典文章个人总结
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。这项研究通过磷碱化淀粉酶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介导的发展素表现调试侧根组成
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，可提供完善成熟的核营养物质组学、表达核营养物质组学、消化吸收组学、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—非常高宽度DIA·磷过酸呈现组，采用创新丰度技能+Astral DIA，超高深度赋能低丰度磷酸化蛋白/位点发掘，单针最高可实现宠物样表10w+、苔藓植物样表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！
参考选取文献资料：
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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