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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酸性反应修饰语组学、LC-MS/MS磷酸性反应位点分享技术服务。
英文怎么说题头：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
简体中文宝贝标题：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
客公司的：山东大学
研究方案涂料：拟南芥侧根
拜谱提供了技术性：磷硝化作用装饰组学、LC-MS/MS磷硝化作用位点了解
科学研究要点：
PART 01 科研可是
01、发芽素利于VIK的磷酸性反应试述转录
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蛋清质成分析，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 植物的生长素使得VIK的磷硝化作用十分转录
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验英文。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）。
通过酵母菌双改良品种数据分析（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶相互依存显像实验所（LCI）证实了VIK与TMK1之间存在直接相互作用，并且身体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）。实时路况降钙素原检测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 介导的叶绿素讯号提高认识控制 LR 大
确认讲解这两个VIK T-DNA添加图片转变体（vik-2和vik-3），出现 与原生态型差距，转变体的LR比热容、LR原基（LRP）和已发展的LR强势抑制，针对是vik-2（图2）。反，过抒发VIK的转人类染色体植物展现出LR比热容增添。然而，在vik-2转变体经验下抒发VIK的转人类染色体植物恢复正常了LR发展缺陷报告。萌发素处里工作取决于，vik-2转变体对萌发素引诱的LR发展的反应减低，取决于VIK在萌发素监测LR发展中起着关键性效果。 
图2 VIK介导的种子发芽素讯号通道正在向控制LR的發育
03、VIK 与ERF13 使用热学交互式
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、双原子核荧光同质 （BiFC）和免疫系统共沉淀出的实验所（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之间效果
04、VIK以正负极馈的措施调节ERF13磷碱化
通过磷碱化核蛋白组学分折，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）。点突然变化显示显著降低了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以双面馈办法磷酸性反应ERF13的Ser168和Ser172位点
05、VIK介导的磷碱化加速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）。通过身体外研究和内部研究，发现VIK能够促进ERF13的降解。进一步通过磷酸模拟系统和磷酸灭活转变体的实验，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。最后亚癌细胞手机定位定量分析表明，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 介导的磷碱化加快了ERF13挥发
06、VIK 介导的 ERF13 磷酸性反应调控 LR 的存在
学习进一部浅议了VIK调节管控的ERF13挥发塑料在侧根（LR）发育期中的功用。能够相对较有差异 转表观遗传草本花卉系的LR表型，会看到过抒发ERF13治理和改善用了LR的展现了，在vik基因突变体中这类治理和改善用功用激发，而在过抒发YFP-VIK的环境下这类治理和改善用功用减小（图6）。除外，相对较ERF13的有差异 磷过酸养成和磷酸灭活突变体的过抒发草本花卉系，会看到ERF132A-Myc（磷酸灭活）的草本花卉系LR展现了减少，而ERF132D-Myc（磷过酸养成）的草本花卉系LR展现了略多。他们最终结果反映，VIK介导的ERF13磷过酸和挥发塑料加快了LR的展现了。 
图6 VIK介导的ERF13磷碱化推动LR的有
07、VIK在侧根健康成长中磷硝化作用并稳定可靠LBD18血清
实现介绍两VIK T-DNA复制变异率体（vik-2和vik-3），察觉与野山型好于，变异率体的侧根（LR）相对密度计算公式、LR原基（LRP）和已滋生健康的LR为显著提高，尤为是vik-2（图7）。相反的成语，过展现VIK的转染色体主茎呈现出LR相对密度计算公式多。最后，在vik-2变异率体题材下展现VIK的转染色体主茎还原了LR滋生健康障碍。滋生素外理试验体现了，vik-2变异率体对滋生素引诱的LR滋生健康现象减低，体现了VIK在滋生素政策调控LR滋生健康中充分调动首要影响。 
图7 VIK 在LR型成环节中间接磷碱化和稳定可靠LBD18球蛋白
PART 02 一篇文章个人心得体会
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。这项研究通过磷硝化作用血清质组学介绍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介导的萌发素电磁波调结侧根进行
PART 03 拜谱工作小结
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，可提供完善成熟的膳食纤维酶质组学、体现膳食纤维酶质组学、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—过高深入DIA·磷硝化作用突显组，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，单针最高可实现节肢动物范例量10w+、仿真植物范例量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！
参阅专著：
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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