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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磷碱化位点了解技术服务。
用英文怎么说主题词：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
简体中文大标题：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
朋友企业单位：山东大学
探究材料：拟南芥侧根
拜谱可以提供技术应用：磷硝化作用遮盖组学、LC-MS/MS磷硝化作用位点定性分析
钻研一个构想：
PART 01 的研究然而
01、滋生素使得VIK的磷酸性反应十分转录
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血清质成分析，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 衍生素驱动VIK的磷碱化及转录
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过酸科学实验。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）。
通过酒曲双杂交种阐述（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶互补原理三维成像实验设计（LCI）证实了VIK与TMK1之间存在直接相互作用，并且离体磷碱化实验表明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）。实时时间定量分析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 介导的叶绿素无线信号积极参与调节管控 LR 成长
能够 研究俩个VIK T-DNA插入图突然变化体（vik-2和vik-3），察觉到与野生穿山甲型优于，突然变化体的LR容重、LR原基（LRP）和已健康發育的LR相关系数极大减少，特别的是vik-2（图2）。颠倒，过抒发出来VIK的转染色体植物体的表现出LR容重增长。最后，在vik-2突然变化体环境下抒发出来VIK的转染色体植物体修复了LR健康發育瑕疵。成长发育状况素加工实验所是因为，vik-2突然变化体对成长发育状况素诱导型的LR健康發育反應下降，是因为VIK在成长发育状况素干预LR健康發育中引领主要帮助。 
图2 VIK介导的滋生素手机信号环路单向房产调控LR的阴茎发育
03、VIK 与ERF13 来高中物理互动
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、双分子式荧光互替 （BiFC）和免疫性共积累测试（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互为使用
04、VIK以正反两面馈的方案国家宏观调控ERF13磷碱化
通过磷过酸蛋白酶组学概述，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）。点基因变异挖掘显著降低了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以正反两面馈的方法磷硝化作用ERF13的Ser168和Ser172位点
05、VIK介导的磷硝化作用有助于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）。通过身体之外实验设计报告和身体里实验设计报告，发现VIK能够促进ERF13的降解。进一步通过磷酸模拟机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。最后亚細胞位置定位介绍表明，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 介导的磷碱化减速了ERF13溶解
06、VIK 介导的 ERF13 磷碱化调 LR 的经常出现
论述进一大步研究综述了VIK调节管控的ERF13可挥发在侧根（LR）发育状况中的能力。能够更加不相同转遗传基因蕨类仿真绿色花草系的LR表型，看到过抒发ERF13仰制了LR的出显，在vik突变的体中类似这一些仰制能力不断增强，而在过抒发YFP-VIK的背景图片下类似这一些仰制能力减低（图6）。最后，更加ERF13的不相同磷过酸模拟系统系统和磷酸挥发基因变异体的过抒发蕨类仿真绿色花草系，看到ERF132A-Myc（磷酸挥发）的蕨类仿真绿色花草系LR出显愈少，而ERF132D-Myc（磷过酸模拟系统系统）的蕨类仿真绿色花草系LR出显略多。这一些最后得出结论，VIK介导的ERF13磷过酸和可挥发增进了LR的出显。 
图6 VIK介导的ERF13磷碱化加速LR的突然出现
07、VIK在侧根阴茎发育中磷过酸并动态平衡LBD18蛋清
按照浅析2个VIK T-DNA放入变动体（vik-2和vik-3），出现与原生态型相比较，变动体的侧根（LR）导热系数计算、LR原基（LRP）和已健康健康的LR有效提高，特别的是vik-2（图7）。相等，过展现VIK的转dna食品遗传茎叶表面出LR导热系数计算增长。最后，在vik-2变动体后台下展现VIK的转dna食品遗传茎叶回到了LR健康健康通病。萌发素加工处理进行实验反映出，vik-2变动体对萌发素诱惑的LR健康健康体现减低，反映出VIK在萌发素控制LR健康健康中起着关键因素意义。 
图7 VIK 在LR出现流程中简单磷酸性反应和保持稳定LBD18蛋白质
PART 02 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。这项研究通过磷过酸核氨基酸组学研究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介导的生张素电磁波转换侧根形成了
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，可提供完善成熟的蛋清质组学、呈现蛋清质组学、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—二次搬运费高度DIA·磷硝化作用体现组，采用创新含有技术应用+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+、作物范例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！
参考使用文献：
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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