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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突显组学、LC-MS/MS磷过酸位点定性分析技术服务。
用英语版头：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
中文名字文章标题：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
企业机关单位：山东大学
研究探讨建材：拟南芥侧根
拜谱提供数据技術：磷酸性反应淡化组学、LC-MS/MS磷酸性反应位点讲解
探析方法：
PART 01 探索成果
01、生张素促进会VIK的磷碱化基本转录
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蛋白酶质酚类化合物析，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 生長素增进VIK的磷酸性反应试述转录
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酸性反应测试。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）。
通过鲜酵母双有性杂交浅析（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶相容激光散斑调查（LCI）证实了VIK与TMK1之间存在直接相互作用，并且身体磷碱化实验表明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）。及时酶联免疫法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 介导的叶绿素电磁波积极性国家宏观调控 LR 大
进行浅析两大VIK T-DNA插入图遗传基因突变的性的体（vik-2和vik-3），发觉与也是型优于，遗传基因突变的性的体的LR强度、LR原基（LRP）和已阴茎大的LR可观才能减少，特别是在是vik-2（图2）。不同，过的表现VIK的转染色体茎叶的表现出LR强度多。还有就是，在vik-2遗传基因突变的性的体底色下的表现VIK的转染色体茎叶恢复过来了LR阴茎大常见问题。生张素清理科学实验阐明，vik-2遗传基因突变的性的体对生张素介导的LR阴茎大反响削弱，阐明VIK在生张素控制LR阴茎大中树立首要功能。 
图2 VIK介导的繁殖素走势信号通路正面房产调控LR的胸部发育
03、VIK 与ERF13 展开高中物理互交
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）和免疫性共发展科学实验（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互不角色
04、VIK以正反面馈的玩法控制ERF13磷硝化作用
通过磷硝化作用球蛋白组学概述，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）。点变动找到显著降低了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以正负极馈途径磷过酸ERF13的Ser168和Ser172位点
05、VIK介导的磷硝化作用催进ERF13溶解
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）。通过离体检测和体里检测，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解离突然变化体的实验，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。最后亚人体细胞位置解析表明，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 介导的磷过酸促进了ERF13可降解
06、VIK 介导的 ERF13 磷碱化设定 LR 的出显
理论研究进每一步浅论了VIK调节的ERF13可光降解在侧根（LR）成长中的能力。根据相当各种不同于转表观遗传绿植系的LR表型，知道过反映方法ERF13限制了LR的出来，在vik变化体中在种限制能力变弱，而在过反映方法YFP-VIK的题材下在种限制能力变弱（图6）。除外，相当ERF13的各种不同于磷碱化模仿和磷酸光降解遗传变异体的过反映方法绿植系，知道ERF132A-Myc（磷酸光降解）的绿植系LR出来较少，而ERF132D-Myc（磷碱化模仿）的绿植系LR出来略多。这部分可是反映，VIK介导的ERF13磷碱化和可光降解增进了LR的出来。 
图6 VIK介导的ERF13磷酸性反应有利于促进LR的会出现
07、VIK在侧根发展中磷碱化并平衡LBD18淀粉酶
能够了解多个VIK T-DNA复制变异体（vik-2和vik-3），出现与原生态型不同之处，变异体的侧根（LR）规格、LR原基（LRP）和已种子发芽健康健康成长发育的LR正相关减低，越发是vik-2（图7）。相等，过理解VIK的转遗传基因遗传主茎情况出LR规格增强。不仅而且，在vik-2变异体底色下理解VIK的转遗传基因遗传主茎恢复原状了LR种子发芽健康健康成长发育通病。种子发芽素清理实验设计体现了，vik-2变异体对种子发芽素诱导性的LR种子发芽健康健康成长发育表现降低，体现了VIK在种子发芽素管控LR种子发芽健康健康成长发育中起着要素的作用。 
图7 VIK 在LR构成工作中间接磷过酸和不稳LBD18蛋白酶
PART 02 的文章工作小结
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。这项研究通过磷碱化淀粉酶质组学浅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调高侧根造成
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，可提供完善成熟的脂肪酸质组学、绘制脂肪酸质组学、分解代谢组学、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—过高厚度DIA·磷过酸淡化组，采用创新聚集技術+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样板10w+、绿色植物样板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！
考虑文献综述：
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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