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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表达组学、LC-MS/MS磷酸性反应位点浅析技术服务。
英文版文章标题：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
英文版题目：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
雇主企业单位：山东大学
研究分析材料：拟南芥侧根
拜谱保证技術：磷硝化作用突显组学、LC-MS/MS磷硝化作用位点分折
研究分析工作思路：
PART 01 论述效果
01、生長素推进VIK的磷酸性反应举例转录
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小时后进行磷碱化核蛋白质含量混合物析，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 衍生素加快VIK的磷过酸和转录
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检测。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）。
通过酒曲双交配研究分析（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶互补性成相实验所（LCI）证实了VIK与TMK1之间存在直接相互作用，并且离体磷过酸实验表明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）。实时更新降钙素原检测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 介导的叶绿素信号灯积极地调整 LR 健康成长
按照定量分析两大VIK T-DNA添加甲基化体（vik-2和vik-3），感觉与野山型不同于，甲基化体的LR比热容计算、LR原基（LRP）和已的生张成长发展的LR强势减小，特别是vik-2（图2）。相悖，过展示VIK的转染色体植物具体表现出LR比热容计算新增。然而，在vik-2甲基化体背景图案下展示VIK的转染色体植物灰复了LR的生张成长发展异常现象。的生张素工作调查说明，vik-2甲基化体对的生张素成脂的LR的生张成长发展不良反应减低，说明VIK在的生张素房产调控LR的生张成长发展中发挥效应关键性效应。 
图2 VIK介导的衍生素手机信号径路同向监测LR的发展
03、VIK 与ERF13 展开物理化学交流互动行为
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、双大分子荧光互补原理 （BiFC）和抗体共积累试验（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完美用
04、VIK以正反两面馈的手段国家宏观调控ERF13磷硝化作用
通过磷过酸淀粉酶组学概述，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）。点突变性遇到显著降低了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以正反面馈方式英文磷酸性反应ERF13的Ser168和Ser172位点
05、VIK介导的磷碱化驱动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）。通过身体调查和人体内调查，发现VIK能够促进ERF13的降解。进一步通过磷酸模拟机和磷酸降解基因变异体的实验，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。最后亚受损细胞位置探讨表明，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 介导的磷硝化作用加快速度了ERF13分解
06、VIK 介导的 ERF13 磷硝化作用调试 LR 的有
的研究拓宽渠道一个脚印论述了VIK监测的ERF13生物降解塑料在侧根（LR）成长发育中的反应。进行更加有差异于转DNA草木系的LR表型，发觉过抒发ERF13阻止了LR的造成，在vik突变性体中这一阻止反应增强学习，而在过抒发YFP-VIK的背景图案下这一阻止反应弱化（图6）。不但，更加ERF13的有差异于磷过酸模以和磷酸解离基因变异体的过抒发草木系，发觉ERF132A-Myc（磷酸解离）的草木系LR造成越少，而ERF132D-Myc（磷过酸模以）的草木系LR造成略多。这个结杲阐明，VIK介导的ERF13磷过酸和生物降解塑料推进了LR的造成。 
图6 VIK介导的ERF13磷碱化有助于LR的突然出现
07、VIK在侧根发育期中磷碱化并相对稳定LBD18蛋白酶
能够 介绍3个VIK T-DNA放入染色体变异体（vik-2和vik-3），看到与野外型对比，染色体变异体的侧根（LR）硬度、LR原基（LRP）和已發育的LR为显著抑制，需要是vik-2（图7）。相对来说，过展示VIK的转染色体茎叶突出表现出LR硬度增大。除外，在vik-2染色体变异体蓝本下展示VIK的转染色体茎叶复原了LR發育通病。植物的繁殖素处理研究意味着，vik-2染色体变异体对植物的繁殖素介导的LR發育反响减少，意味着VIK在植物的繁殖素监测LR發育中发挥意义的关键意义。 
图7 VIK 在LR进行的过程中间接磷硝化作用和保持稳定LBD18淀粉酶
PART 02 本文总结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。这项研究通过磷碱化蛋清质组学概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介导的生长的素移动信号调试侧根型成
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，可提供完善成熟的脂肪酸质组学、修饰语脂肪酸质组学、排泄组学、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—混凝土泵送宽度DIA·磷过酸掩盖组，采用创新含有工艺+Astral DIA，超高深度赋能低丰度磷酸化蛋白/位点发掘，单针最高可实现哺乳动物样品10w+、草本花卉样品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！
决定性文章：
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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