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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碱化绘制组学、LC-MS/MS磷碱化位点剖析技术服务。
日语版头：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
2英文主题词：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
玩家机构：山东大学
理论研究原料：拟南芥侧根
拜谱展示 系统：磷硝化作用遮盖组学、LC-MS/MS磷硝化作用位点剖析
研究探讨想法：
PART 01 研究分析结杲
01、发展素有利于VIK的磷酸性反应及转录
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小时后进行磷过酸胆固醇质多组分析，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 滋生素推进VIK的磷过酸简述转录
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硝化作用科学实验。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）。
通过酵母菌双改良品种了解（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶同质显像检测（LCI）证实了VIK与TMK1之间存在直接相互作用，并且离体磷碱化实验表明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）。实时监控一定量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 介导的叶绿素卫星信号积极主动国家宏观调控 LR 健康
进行概述两人VIK T-DNA放变异率体（vik-2和vik-3），感觉与野山型不同于，变异率体的LR孔隙率、LR原基（LRP）和已发肓的LR明显变少，通常是vik-2（图2）。反之，过揭示VIK的转染色体主茎行为 出LR孔隙率增添。再者，在vik-2变异率体时代背景下揭示VIK的转染色体主茎医治了LR发肓缺陷报告。种子发芽素处理试验揭示，vik-2变异率体对种子发芽素引发的LR发肓反馈衰弱，揭示VIK在种子发芽素自我调节LR发肓中起主要意义。 
图2 VIK介导的繁殖素数字信号通道正面改善LR的胸部发育
03、VIK 与ERF13 实现高中物理数据交互
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、双氧分子荧光互补性 （BiFC）和免疫系统共析出實驗（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相护角色
04、VIK以正负极馈的途径管控ERF13磷过酸
通过磷酸性反应球蛋白组学研究分析，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以双面馈方案磷碱化ERF13的Ser168和Ser172位点
05、VIK介导的磷酸性反应推动ERF13降解塑料
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）。通过身体工作操作和内部工作操作，发现VIK能够促进ERF13的降解。进一步通过磷酸摸拟和磷酸降解甲基化体的实验，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。最后亚受损细胞追踪定位研究表明，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 介导的磷硝化作用提速了ERF13溶解
06、VIK 介导的 ERF13 磷过酸调整 LR 的突然出现
探析进的一步论述了VIK政策调控的ERF13溶解在侧根（LR）骨骼发育中的使用。利用较好各个转遗传基因藤本动花草系的LR表型，挖掘过表示ERF13控制了LR的会显示，在vik变化体中这一控制使用开展，而在过表示YFP-VIK的蓝本下这一控制使用减退（图6）。除此之外，较好ERF13的各个磷酸性反应摸拟训练和磷酸灭活遗传变异体的过表示藤本动花草系，挖掘ERF132A-Myc（磷酸灭活）的藤本动花草系LR会显示很少，而ERF132D-Myc（磷酸性反应摸拟训练）的藤本动花草系LR会显示略多。一些最终说明，VIK介导的ERF13磷酸性反应和溶解推进了LR的会显示。 
图6 VIK介导的ERF13磷酸性反应有助于LR的存在
07、VIK在侧根骨骼发育中磷酸性反应并平稳LBD18蛋白质
在分享多个VIK T-DNA添加变化体（vik-2和vik-3），知道与野生植物型比起来，变化体的侧根（LR）溶解度、LR原基（LRP）和已成长的LR特殊以减少，还是比较是vik-2（图7）。相近，过表示VIK的转染色体根系表面出LR溶解度延长。还有就是，在vik-2变化体时代背景下表示VIK的转染色体根系复原了LR成长疵点。成长素加工处理检测证明，vik-2变化体对成长素诱惑的LR成长反應变弱，证明VIK在成长素调节LR成长中充分调动关键因素帮助。 
图7 VIK 在LR演变成工作中同时磷酸性反应和维持LBD18蛋清
PART 02 优秀文章总结ppt
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。这项研究通过磷酸性反应淀粉酶质组学探讨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介导的出现素电磁波调侧根组成
PART 03 拜谱个人心得体会
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，可提供完善成熟的营养物质质组学、遮盖营养物质质组学、分解组学、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—过高长度DIA·磷酸性反应遮盖组，采用创新聚集技术性+Astral DIA，超高深度赋能低丰度磷酸化蛋白/位点发掘，单针最高可实现小动物样板10w+、树木样板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！
参阅文献资料：
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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