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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突显组学、LC-MS/MS磷硝化作用位点进行分析技术服务。
英文翻译大标题：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
常常微信标题：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
玩家企事业单位：山东大学
实验建材：拟南芥侧根
拜谱保证水平：磷酸性反应绘制组学、LC-MS/MS磷酸性反应位点分享
研究探讨设想：
PART 01 调查后果
01、成长素促进会VIK的磷过酸非常转录
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小时后进行磷硝化作用淀粉酶质类物质析，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 衍生素加快VIK的磷过酸试述转录
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碱化实验操作。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）。
通过酵母粉双交配了解（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶相互依存激光散斑实验英文（LCI）证实了VIK与TMK1之间存在直接相互作用，并且体内磷酸性反应实验表明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）。立即降钙素原检测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 介导的叶绿素的信号积极主动房产调控 LR 健康
能够定量分析5个VIK T-DNA复制到转变体（vik-2和vik-3），察觉到与野山型优于，转变体的LR溶解度、LR原基（LRP）和已健康状况的LR同质性变少，尤为是vik-2（图2）。反而，过展示VIK的转什么是人类基因茎叶症状出LR溶解度曾加。不仅，在vik-2转变体大环境下展示VIK的转什么是人类基因茎叶恢愎了LR健康状况异常现象。健康素加工實驗反映出，vik-2转变体对健康素诱导型的LR健康状况发生反应减少，反映出VIK在健康素调整LR健康状况中挥发重要性角色。 
图2 VIK介导的生长的素数据信号通路朝国家宏观调控LR的健康成长
03、VIK 与ERF13 做出物理学互交
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、双团伙荧光互补式 （BiFC）和免役共悠长岁月中工作（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彼此之间能力
04、VIK以正反两面馈的方式方法调节ERF13磷硝化作用
通过磷碱化蛋白酶组学探讨，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）。点变动发掘显著降低了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以双面馈策略磷过酸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）。通过体内的工作和体内的工作，发现VIK能够促进ERF13的降解。进一步通过磷酸摸拟和磷酸解离基因变异体的实验，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。最后亚受损细胞准确定位分折表明，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 介导的磷酸性反应减速了ERF13生物降解
06、VIK 介导的 ERF13 磷碱化调准 LR 的显现
理论研究进步探析了VIK宏观调控的ERF13挥发在侧根（LR）发育期中的效应。能够相当有所差异转基因水稻组树木系的LR表型，产生过体现ERF13缓和了LR的产生，在vik基因遗传变异体中一些缓和效应提升，而在过体现YFP-VIK的底色下一些缓和效应减退（图6）。另外，相当ERF13的有所差异磷过酸模拟机机和磷酸解离遗传变异体的过体现树木系，产生ERF132A-Myc（磷酸解离）的树木系LR产生较少，而ERF132D-Myc（磷过酸模拟机机）的树木系LR产生略多。等等毕竟得出结论，VIK介导的ERF13磷过酸和挥发有助于了LR的产生。 
图6 VIK介导的ERF13磷硝化作用促使LR的产生
07、VIK在侧根骨骼发育中磷碱化并不稳LBD18核蛋白
采用研究5个VIK T-DNA加上变动体（vik-2和vik-3），挖掘与野生植物型较之，变动体的侧根（LR）体积密度计算公式、LR原基（LRP）和已健康的LR更为明显限制，尤其是是vik-2（图7）。相悖，过描述VIK的转dna茎秆表演出LR体积密度计算公式增高。另外，在vik-2变动体情况下描述VIK的转dna茎秆回复了LR健康障碍。滋生素净化处理工作揭示，vik-2变动体对滋生素引诱的LR健康生理反应减少，揭示VIK在滋生素调节LR健康中发挥出来关键因素意义。 
图7 VIK 在LR养成操作过程中进行磷碱化和安稳LBD18淀粉酶
PART 02 文章内容总结
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营养物质质组学数据分析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介导的发展素数据信号调侧根成型
PART 03 拜谱总结
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，可提供完善成熟的血清质组学、呈现血清质组学、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—极高深度的DIA·磷酸性反应装饰组，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，单针最高可实现绿色样板10w+、绿植样板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！
参阅医学文献：
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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