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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装饰组学、LC-MS/MS磷酸性反应位点概述技术服务。
国外英文宝贝标题：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
汉语问题：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
买家公司：山东大学
研究探讨涂料：拟南芥侧根
拜谱出具方法：磷硝化作用淡化组学、LC-MS/MS磷硝化作用位点解析
探索策略：
PART 01 科研后果
01、发芽素提高VIK的磷硝化作用及转录
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 生张素可以淡化VIK的磷碱化以及其转录
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實驗。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讲解（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶专一性成相试验（LCI）证实了VIK与TMK1之间存在直接相互作用，并且身体外磷过酸实验表明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）。实时视频一定量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 介导的叶绿素表现多方面国家宏观调控 LR 生长
经过研究分析两位VIK T-DNA进到这一领域变动体（vik-2和vik-3），发掘与野生穿山甲型比较，变动体的LR高强度、LR原基（LRP）和已发肓的LR同质性减小，针对是vik-2（图2）。相对来说，过呈现VIK的转染色体茎秆表现形式出LR高强度扩大。除此以外，在vik-2变动体的背景下呈现VIK的转染色体茎秆医治了LR发肓障碍。发肓状况素清理实验设计意味着，vik-2变动体对发肓状况素成脂的LR发肓反应迟钝变弱，意味着VIK在发肓状况素调节目的LR发肓中发挥出关键的目的。 
图2 VIK介导的的生长素移动信号通道单向调整LR的阴茎发育
03、VIK 与ERF13 进行电学信息交互
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、双碳原子荧光互补原理 （BiFC）和免疫性共发展实验英文（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相护做用
04、VIK以正反面馈的手段调节ERF13磷碱化
通过磷硝化作用蛋白酶组学阐述，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）。点变动发掘显著降低了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以正反面馈方法磷过酸ERF13的Ser168和Ser172位点
05、VIK介导的磷过酸增进ERF13光降解
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）。通过身体实验英文英文和内部实验英文英文，发现VIK能够促进ERF13的降解。进一步通过磷酸模拟网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。最后亚细胞系定位手机浅析表明，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 介导的磷酸性反应加快和提升了ERF13分解
06、VIK 介导的 ERF13 磷碱化调试 LR 的突然出现
调查进几步研究了VIK监测的ERF13化学可降解在侧根（LR）成长中的的帮助。按照非常多种转DNA蕨类草本花卉系的LR表型，遇到过表现ERF13缓和了LR的出显，在vik基因变异体中在此类缓和的帮助开展，而在过表现YFP-VIK的图片背景下在此类缓和的帮助减小（图6）。除此以外，非常ERF13的多种磷硝化作用仿真虚拟仿真和磷酸解离基因变异体的过表现蕨类草本花卉系，遇到ERF132A-Myc（磷酸解离）的蕨类草本花卉系LR出显更罕见，而ERF132D-Myc（磷硝化作用仿真虚拟仿真）的蕨类草本花卉系LR出显略多。这可是表述，VIK介导的ERF13磷硝化作用和化学可降解有利于促进了LR的出显。 
图6 VIK介导的ERF13磷酸性反应促进会LR的诞生
07、VIK在侧根成长中磷硝化作用并安全LBD18血清
进行概述的两个VIK T-DNA插入图转变率体（vik-2和vik-3），察觉与野生植物型相对，转变率体的侧根（LR）强度计算、LR原基（LRP）和已大的LR相关性可以减少，特别是vik-2（图7）。颠倒，过表答VIK的转遗传表观遗传主茎展示出LR强度计算加大。显然，在vik-2转变率体背景图片下表答VIK的转遗传表观遗传主茎恢复如初了LR大异常现象。的萌发素操作实验设计表示，vik-2转变率体对的萌发素介导的LR大反响减少，表示VIK在的萌发素干预LR大中利用关键性用途。 
图7 VIK 在LR形成了期间中直观磷硝化作用和不稳LBD18蛋白质
PART 02 散文工作小结
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。这项研究通过磷过酸血清质组学讲解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介导的繁殖素信息调整侧根建立
PART 03 拜谱总结
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，可提供完善成熟的血清质组学、遮盖血清质组学、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—超多层次DIA·磷硝化作用呈现组，采用创新含有枝术+Astral DIA，超高深度赋能低丰度磷酸化蛋白/位点发掘，单针最高可实现家禽模板10w+、树种模板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！
参考资料医学文献：
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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