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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淡化组学、LC-MS/MS磷酸性反应位点探讨技术服务。
国外英文微信标题：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
2英文版头：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
加盟商公司的：山东大学
探索文件：拟南芥侧根
拜谱作为水平：磷酸性反应遮盖组学、LC-MS/MS磷酸性反应位点剖析
探析要点：
PART 01 实验結果
01、植物的生长素带动VIK的磷碱化举例说明转录
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 衍生素促进会VIK的磷酸性反应及转录
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酸性反应實驗。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）。
通过发酵粉双杂交育种具体分析（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶相互依存激光散斑實驗（LCI）证实了VIK与TMK1之间存在直接相互作用，并且身体外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 介导的叶绿素走势积极性政策调控 LR 成长发育
依据剖析的两个VIK T-DNA加入变动体（vik-2和vik-3），发觉与纯天然型相比之下，变动体的LR体积计算、LR原基（LRP）和已大的LR显著性提高，愈加是vik-2（图2）。对立，过表示方法VIK的转DNA水稻组植物表現出LR体积计算加强。不仅而且，在vik-2变动体环境下表示方法VIK的转DNA水稻组植物恢愎了LR大不足。植物的植物生长的素解决科学试验发现，vik-2变动体对植物的植物生长的素促进的LR大表现减少，发现VIK在植物的植物生长的素干预LR大中产生关键点意义。 
图2 VIK介导的种植素表现通道同向房产调控LR的大
03、VIK 与ERF13 进行电磁学数据交互
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、双分子结构荧光相辅相成 （BiFC）和免疫检测共结晶试验（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充分功效
04、VIK以双面馈的办法调节作用ERF13磷酸性反应
通过磷硝化作用淀粉酶组学具体分析，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）。点突然变化感觉显著降低了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以正负极馈方案磷过酸ERF13的Ser168和Ser172位点
05、VIK介导的磷酸性反应有利于促进ERF13吸附
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）。通过身体外调查和人体调查，发现VIK能够促进ERF13的降解。进一步通过磷酸模以和磷酸解离基因突变体的实验，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。最后亚細胞产品定位阐述表明，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 介导的磷酸性反应促进了ERF13分解
06、VIK 介导的 ERF13 磷酸性反应调理 LR 的显现
科研进那步探究了VIK管控的ERF13化学挥发在侧根（LR）成长发育中的做用。凭借对比有所差异转DNA草本花卉系的LR表型，出显 过表答ERF13调节了LR的出显，在vik甲基化体中各种调节做用减小，而在过表答YFP-VIK的历史背景下各种调节做用减小（图6）。与此同时，对比ERF13的有所差异磷酸性反应模拟网系统和磷酸解离遗传变异体的过表答草本花卉系，出显 ERF132A-Myc（磷酸解离）的草本花卉系LR出显更罕见，而ERF132D-Myc（磷酸性反应模拟网系统）的草本花卉系LR出显略多。等等最后证实，VIK介导的ERF13磷酸性反应和化学挥发力促了LR的出显。 
图6 VIK介导的ERF13磷酸性反应推动LR的发生
07、VIK在侧根发展中磷酸性反应并动态平衡LBD18蛋清
经由分享这两个VIK T-DNA放进去dna变异率体（vik-2和vik-3），挖掘与原生态型相对，dna变异率体的侧根（LR）规格、LR原基（LRP）和已胸部阴茎健康的LR为显著减小，还是比较是vik-2（图7）。反着的，过呈现VIK的转dna主茎突出表现出LR规格扩大。因此，在vik-2dna变异率体游戏背景下呈现VIK的转dna主茎回复了LR胸部阴茎健康的缺陷。发芽素处置调查阐明，vik-2dna变异率体对发芽素促进的LR胸部阴茎健康表现减小，阐明VIK在发芽素改善LR胸部阴茎健康中表现关健意义。 
图7 VIK 在LR达成流程中就直接磷过酸和稳定的LBD18球蛋白
PART 02 本文工作小结
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。这项研究通过磷硝化作用胆固醇质组学阐述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介导的发育素的信号调接侧根成型
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，可提供完善成熟的球血清质含量组学、体现球血清质含量组学、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—非常高淬硬层DIA·磷硝化作用表达组，采用创新聚集技艺+Astral DIA，超高深度赋能低丰度磷酸化蛋白/位点发掘，单针最高可实现部分动物范本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！
考虑文章：
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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