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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体现组学、LC-MS/MS磷硝化作用位点了解技术服务。
英语副标题：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
繁体中文题头：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
客服机构：山东大学
探讨原料：拟南芥侧根
拜谱具备技术水平：磷碱化体现组学、LC-MS/MS磷碱化位点讲解
调查工作思路：
PART 01 研究分析但是
01、繁殖素加速VIK的磷酸性反应名词解释转录
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 生长发育素带动VIK的磷酸性反应基本转录
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过酸试验。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）。
通过酵母粉双杂交育种定性分析（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶互补原理激光散斑科学试验（LCI）证实了VIK与TMK1之间存在直接相互作用，并且休外磷碱化实验表明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）。实时时间一定量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 介导的叶绿素数据信息积极性调整 LR 胸部发育
凭借进行分析2个VIK T-DNA嵌入基因突变的性率体（vik-2和vik-3），感觉与纯天然型比较，基因突变的性率体的LR体积、LR原基（LRP）和已骨骼种植的LR正相关缩减，需要是vik-2（图2）。相悖，过描述VIK的转DNA植物体表现形式出LR体积加大。除外，在vik-2基因突变的性率体底色下描述VIK的转DNA植物体完全恢复了LR骨骼种植缺欠。种植素解决研究发现，vik-2基因突变的性率体对种植素引导的LR骨骼种植反应迟钝减少，发现VIK在种植素改善LR骨骼种植中激发重要的用。 
图2 VIK介导的出现素手机信号环路双向调节管控LR的發育
03、VIK 与ERF13 做工具交互技术
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、双分子结构荧光互补原理 （BiFC）和抗体共发展调查（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互相帮助
04、VIK以正负极馈的方式调节ERF13磷碱化
通过磷过酸蛋白质组学解析，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）。点基因突变得知显著降低了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以正反面馈原则磷碱化ERF13的Ser168和Ser172位点
05、VIK介导的磷硝化作用可以淡化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）。通过身体实验所英文和身体内部实验所英文，发现VIK能够促进ERF13的降解。进一步通过磷酸模拟仿真和磷酸解离变异体的实验，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。最后亚癌细胞定位系统定性分析表明，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 介导的磷过酸速度了ERF13生物降解
06、VIK 介导的 ERF13 磷过酸调准 LR 的显现
探索进两步浅论了VIK调节功效的ERF13吸附在侧根（LR）成长发育中的功效。使用较为差异转基因食品遗传植被系的LR表型，显示过抒发ERF13下降了LR的出現，在vik变化体中一种下降功效开展，而在过抒发YFP-VIK的背景图下一种下降功效下降（图6）。再者，较为ERF13的差异磷酸性反应模以网和磷酸挥发突变体的过抒发植被系，显示ERF132A-Myc（磷酸挥发）的植被系LR出現少得多，而ERF132D-Myc（磷酸性反应模以网）的植被系LR出現略多。这类报告意味着，VIK介导的ERF13磷酸性反应和吸附有助于了LR的出現。 
图6 VIK介导的ERF13磷酸性反应有助于LR的存在
07、VIK在侧根健康发育中磷碱化并稳固LBD18蛋清
在数据分析两人VIK T-DNA复制到人类基因组变异体（vik-2和vik-3），发现与也是型相对来说，人类基因组变异体的侧根（LR）密度计算公式单位、LR原基（LRP）和已骨骼大期的LR正相关缩短，还是比较是vik-2（图7）。相悖，过表述出来VIK的转人类基因水稻组植物体主要表现出LR密度计算公式单位提升。于此，在vik-2人类基因组变异体背静下表述出来VIK的转人类基因水稻组植物体修复了LR骨骼大期的缺陷。发展素加工处理科学实验体现了，vik-2人类基因组变异体对发展素诱导型的LR骨骼大期反响减退，体现了VIK在发展素房产调控LR骨骼大期中展现关键所在用处。 
图7 VIK 在LR建立具体步骤中单独磷硝化作用和安稳LBD18淀粉酶
PART 02 原创文章工作小结
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核膳食纤维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介导的发展素移动信号调高侧根型成
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，可提供完善成熟的淀粉酶质组学、绘制淀粉酶质组学、基础代谢组学、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—混凝土泵送深层DIA·磷硝化作用修饰语组，采用创新生物富集技术性+Astral DIA，超高深度赋能低丰度磷酸化蛋白/位点发掘，单针最高可实现草木样板10w+、草木样板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！
符合文献综述：
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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