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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遮盖组学、LC-MS/MS磷过酸位点研究技术服务。
日文小标题：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
常常标题文字：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
买家方：山东大学
研究方案村料：拟南芥侧根
拜谱出具技术性：磷硝化作用掩盖组学、LC-MS/MS磷硝化作用位点进行分析
探讨方法：
PART 01 深入分析结杲
01、生长的素可以淡化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小时后进行磷过酸蛋清质类物质析，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 发育素加快VIK的磷碱化试述转录
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）。
通过酒曲双混种定量分析（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶互替三维成像实践（LCI）证实了VIK与TMK1之间存在直接相互作用，并且身体磷过酸实验表明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）。雷达回波图降钙素原检测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 介导的叶绿素网络信号积极行动管控 LR 骨骼发育
能够研究多个VIK T-DNA插入图变异率体（vik-2和vik-3），知道与野生植物型对比，变异率体的LR硬度、LR原基（LRP）和已發育期的LR同质性以减少，十分是vik-2（图2）。相左，过形容VIK的转染色体主茎行为 出LR硬度增多。另外，在vik-2变异率体环境下形容VIK的转染色体主茎还原了LR發育期异常现象。生长期期胸部骨骼发育素除理试验意味着，vik-2变异率体对生长期期胸部骨骼发育素引导的LR發育期不良反应减少，意味着VIK在生长期期胸部骨骼发育素房产调控LR發育期中引领最为关键的使用。 
图2 VIK介导的种植素走势通道正在向房产调控LR的骨骼发育
03、VIK 与ERF13 实现物理化学互动
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、双大分子荧光互补式 （BiFC）和免疫检测共沉定實驗（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充分效用
04、VIK以正反面馈的方式干预ERF13磷酸性反应
通过磷碱化蛋白酶组学深入分析，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）。点变化发掘显著降低了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以正反面馈方式方法磷过酸ERF13的Ser168和Ser172位点
05、VIK介导的磷碱化催进ERF13化学降解
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）。通过身体之外研究和身体内部研究，发现VIK能够促进ERF13的降解。进一步通过磷酸虚拟仿真和磷酸解离变化体的实验，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。最后亚组织细胞地位研究表明，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 介导的磷硝化作用快速了ERF13降解塑料
06、VIK 介导的 ERF13 磷酸性反应调准 LR 的显示
探究加大力度一个脚印试论了VIK政策调控的ERF13光挥发在侧根（LR）生长中的能力。能够相比各种转DNA树木系的LR表型，感觉了过表示方式ERF13调控做用了LR的导致，在vik突变性体中这类调控做用能力开展，而在过表示方式YFP-VIK的游戏 背景下这类调控做用能力衰弱（图6）。另外，相比ERF13的各种磷过酸仿真模拟机和磷酸解离进化体的过表示方式树木系，感觉了ERF132A-Myc（磷酸解离）的树木系LR导致愈少，而ERF132D-Myc（磷过酸仿真模拟机）的树木系LR导致略多。这种結果体现了，VIK介导的ERF13磷过酸和光挥发催进了LR的导致。 
图6 VIK介导的ERF13磷过酸增进LR的有
07、VIK在侧根发育成熟中磷过酸并比较稳定LBD18蛋白酶
依据分析一下两人VIK T-DNA插入图突然变化体（vik-2和vik-3），遇到与野生穿山甲型不同之处，突然变化体的侧根（LR）规格、LR原基（LRP）和已胸部健康健康成长的LR相关性少，特别是在是vik-2（图7）。反过来，过表达爱出VIK的转DNA植物体具体表现出LR规格加大。除此之外，在vik-2突然变化体大环境下表达爱出VIK的转DNA植物体还原了LR胸部健康健康成长偏差。健康成长素处置测试表达，vik-2突然变化体对健康成长素引发的LR胸部健康健康成长症状减退，表达VIK在健康成长素调空LR胸部健康健康成长中引领重要功效。 
图7 VIK 在LR出现方式中可以磷硝化作用和稳定的LBD18淀粉酶
PART 02 的文章个人总结
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。这项研究通过磷碱化淀粉酶质组学研究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介导的植物的生长素网络信号调准侧根构成
PART 03 拜谱个人总结
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，可提供完善成熟的淀粉酶质组学、体现淀粉酶质组学、分泌组学、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—过高广度DIA·磷酸性反应掩盖组，采用创新生物富集技艺+Astral DIA，超高深度赋能低丰度磷酸化蛋白/位点发掘，单针最高可实现哺乳动物范本10w+、值物范本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！
参考选取文章：
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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