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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过酸淡化组学、LC-MS/MS磷过酸位点概述技术服务。
用英语名称：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
中文版题目：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
消费者组织：山东大学
深入分析物料：拟南芥侧根
拜谱提供数据技术应用：磷碱化体现组学、LC-MS/MS磷碱化位点定性分析
探索指导思想：
PART 01 实验结局
01、生长的素催进VIK的磷硝化作用简答转录
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球蛋白混合物析，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 出现素有利于VIK的磷酸性反应以及转录
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硝化作用实践。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）。
通过发酵粉双混种剖析（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶互替影像实践（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）。即时一定量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 介导的叶绿素数字信号积极地改善 LR 健康
使用剖析两根VIK T-DNA放进去变异的体（vik-2和vik-3），会发现与野生植物型相较，变异的体的LR孔隙率、LR原基（LRP）和已健康的LR强势减小，特别是vik-2（图2）。相同，过把你想描述出来VIK的转DNA植物体的表现出LR孔隙率增高。不仅如此，在vik-2变异的体历史背景下把你想描述出来VIK的转DNA植物体康复了LR健康通病。种子发芽素加工实验设计认为，vik-2变异的体对种子发芽素诱惑的LR健康影响减低，认为VIK在种子发芽素调整LR健康中起着首要使用。 
图2 VIK介导的发芽素手机信号通道单向管控LR的成长发育
03、VIK 与ERF13 实现物理上的等交互
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、双分子结构荧光专一性 （BiFC）和天然免疫共沉定实验室（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主动用
04、VIK以正反面馈的方法监测ERF13磷硝化作用
通过磷硝化作用淀粉酶组学研究分析，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）。点转变发展显著降低了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以正反两面馈方试磷酸性反应ERF13的Ser168和Ser172位点
05、VIK介导的磷过酸增进ERF13可降解
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）。通过离体工作所和内工作所，发现VIK能够促进ERF13的降解。进一步通过磷酸摸拟和磷酸降解突变性体的实验，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。最后亚神经细胞固定分折表明，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 介导的磷酸性反应迅速了ERF13挥发
06、VIK 介导的 ERF13 磷过酸上下调整 LR 的会出现
探究进十步初探了VIK调节功用的ERF13挥发在侧根（LR）发育状况中的功用。利用十分其他转人类基因花草系的LR表型，感觉过描述方法ERF13缓和了LR的造成，在vik变化体中这么多缓和功用明显增强，而在过描述方法YFP-VIK的背静下这么多缓和功用变弱（图6）。因此，十分ERF13的其他磷硝化作用模似和磷酸灭活进化体的过描述方法花草系，感觉ERF132A-Myc（磷酸灭活）的花草系LR造成比较少，而ERF132D-Myc（磷硝化作用模似）的花草系LR造成略多。这么多导致意味着，VIK介导的ERF13磷硝化作用和挥发催进了LR的造成。 
图6 VIK介导的ERF13磷硝化作用推动LR的出現
07、VIK在侧根发展中磷酸性反应并固定LBD18蛋清
按照研究分析两VIK T-DNA读取dna变异体（vik-2和vik-3），发现了与野生植物型相对来说，dna变异体的侧根（LR）强度、LR原基（LRP）和已發育的LR重要减掉，特别是在是vik-2（图7）。恰恰相反，过描述VIK的转dna植物体体现出LR强度增多。凡此种种，在vik-2dna变异体背景图下描述VIK的转dna植物体医治了LR發育缺陷报告。繁殖的素整理实验室反映，vik-2dna变异体对繁殖的素诱导型的LR發育反應减低，反映VIK在繁殖的素监测LR發育中产生关键点反应。 
图7 VIK 在LR生成的过程中直观磷过酸和不稳定性LBD18蛋白酶
PART 02 新闻稿件总结ppt
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。这项研究通过磷酸性反应核营养素组学定性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介导的生张素卫星信号调理侧根转变成
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，可提供完善成熟的淀粉酶酶质组学、体现淀粉酶酶质组学、新陈代谢组学、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—过高的深度DIA·磷过酸装饰组，采用创新聚集新技术+Astral DIA，超高深度赋能低丰度磷酸化蛋白/位点发掘，单针最高可实现爬行动物子模本10w+、绿色植物子模本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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