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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硝化作用修饰语组学、LC-MS/MS磷硝化作用位点具体分析技术服务。
日文主题词：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
汉语宝贝标题：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
老客户企业单位：山东大学
钻研的材料：拟南芥侧根
拜谱能提供技木：磷过酸表达组学、LC-MS/MS磷过酸位点定量分析
科研指导思想：
PART 01 研究分析可是
01、生张素增进VIK的磷硝化作用下列关于转录
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小时后进行磷过酸蛋白酶质混合物析，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 出现素驱动VIK的磷酸性反应极其转录
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酸性反应研究。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）。
通过酵母菌双混种具体分析（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶相容成相测试（LCI）证实了VIK与TMK1之间存在直接相互作用，并且身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）。进行化学发光法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 介导的叶绿素数据信息主动性调整 LR 成长
完成数据分析两VIK T-DNA添加转变的体（vik-2和vik-3），找到与野山型差距，转变的体的LR体积单位、LR原基（LRP）和已胸部发展的LR正相关缩短，特别是vik-2（图2）。相同，过呈现VIK的转人类遗传基因植物具体表现出LR体积单位加强。还有就是，在vik-2转变的体底色下呈现VIK的转人类遗传基因植物灰复了LR胸部发展的缺陷。发展素正确处理实验设计说明，vik-2转变的体对发展素促进的LR胸部发展的反应弱化，说明VIK在发展素干预LR胸部发展中充分发挥重要性做用。 
图2 VIK介导的成长素的信号环路正面房产调控LR的骨骼发育
03、VIK 与ERF13 来进行物理上的可视化交互
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、双大分子荧光互补性 （BiFC）和天然免疫共滤渣实验英文（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主动使用
04、VIK以双面馈的原则房产调控ERF13磷酸性反应
通过磷过酸核蛋白组学定量分析，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）。点突变率显示显著降低了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以正负极馈的方式磷碱化ERF13的Ser168和Ser172位点
05、VIK介导的磷酸性反应可以淡化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）。通过身体外科学科学实验和身上科学科学实验，发现VIK能够促进ERF13的降解。进一步通过磷酸模以和磷酸解离转变体的实验，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。最后亚细胞系品牌定位分享表明，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 介导的磷过酸快速了ERF13溶解
06、VIK 介导的 ERF13 磷硝化作用调低 LR 的会出现
深入分析进这一步讨论了VIK调整的ERF13可挥发在侧根（LR）成长发育中的意义。按照很不一样的转染色体草本花卉系的LR表型，看到过描述ERF13调控性了LR的显示，在vik变化体中类似这部分调控性意义变弱，而在过描述YFP-VIK的题材下类似这部分调控性意义变弱（图6）。因此，很ERF13的不一样的磷酸性反应模似和磷酸解离遗传变异体的过描述草本花卉系，看到ERF132A-Myc（磷酸解离）的草本花卉系LR显示越少，而ERF132D-Myc（磷酸性反应模似）的草本花卉系LR显示略多。这部分成果证明，VIK介导的ERF13磷酸性反应和可挥发增强了LR的显示。 
图6 VIK介导的ERF13磷硝化作用促使LR的出現
07、VIK在侧根生长中磷过酸并比较稳定LBD18核蛋白
依据分折2个VIK T-DNA进到这一领域突然变化体（vik-2和vik-3），发展与天然的型优于，突然变化体的侧根（LR）相对密度计算、LR原基（LRP）和已健康成长期的LR显著性以减少，更是要格外重视是vik-2（图7）。相近，过把你想呈现出来VIK的转遗传什么是基因主茎情况出LR相对密度计算增添。还有，在vik-2突然变化体背景图下把你想呈现出来VIK的转遗传什么是基因主茎回复了LR健康成长期通病。植物的生長的素进行处理测试表达，vik-2突然变化体对植物的生長的素诱骗的LR健康成长期化学反应下降，表达VIK在植物的生長的素监测LR健康成长期中树立核心效应。 
图7 VIK 在LR构成历程中随时磷过酸和安全LBD18球蛋白
PART 02 短文个人总结
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。这项研究通过磷硝化作用营养物质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介导的发育素网络信号缓解侧根导致
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，可提供完善成熟的淀粉酶质组学、表达淀粉酶质组学、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—二次搬运费厚度DIA·磷过酸掩盖组，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，单针最高可实现动植物子样品10w+、动植物子样品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！
基准学术论文：
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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