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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硝化作用修饰语组学、LC-MS/MS磷硝化作用位点深入分析技术服务。
英文翻译版头：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
2英文问题：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
用户政府部门：山东大学
探索资料：拟南芥侧根
拜谱具备新技术：磷酸性反应装饰组学、LC-MS/MS磷酸性反应位点进行分析
科研基本思路：
PART 01 探讨没想到
01、生张素有利于促进VIK的磷碱化举例转录
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小时后进行磷过酸蛋清质成分析，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 产生素提高VIK的磷碱化以至于转录
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过酸实验操作。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）。
通过酒曲双杂交种阐述（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶互补原理显像进行实验（LCI）证实了VIK与TMK1之间存在直接相互作用，并且体内磷过酸实验表明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）。实时时间参考值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 介导的叶绿素表现积极地政策调控 LR 健康发育
能够 解析两VIK T-DNA放入变异体（vik-2和vik-3），发现了与野生植物型相对来说，变异体的LR孔隙率计算、LR原基（LRP）和已成长发展的LR可观变少，针对是vik-2（图2）。相对来说，过展现方法VIK的转DNA主茎表現出LR孔隙率计算加剧。还有就是，在vik-2变异体环境下展现方法VIK的转DNA主茎恢复过来了LR成长发展缺陷报告。成长期素治理 实验操作体现了，vik-2变异体对成长期素诱惑的LR成长发展发应削弱，体现了VIK在成长期素调节管控LR成长发展中发挥出来根本帮助。 
图2 VIK介导的生张素讯号环路领域监测LR的阴茎发育
03、VIK 与ERF13 实行工具等交互
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、双团伙荧光相辅相成 （BiFC）和免疫系统共沉淀自己调查（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间接角色
04、VIK以正反面馈的措施监测ERF13磷过酸
通过磷酸性反应蛋白质组学分享，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）。点变异显示显著降低了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以正反两面馈模式磷碱化ERF13的Ser168和Ser172位点
05、VIK介导的磷酸性反应提高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）。通过体内的调查和体内的调查，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灭活突然变化体的实验，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。最后亚血细胞固定数据分析表明，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 介导的磷酸性反应速度了ERF13光降解
06、VIK 介导的 ERF13 磷硝化作用控制 LR 的显现
探究进三步刍议了VIK自我调节的ERF13吸附在侧根（LR）健康中的角色。利用较差异转基因食品遗传沉水值物系的LR表型，得知过描述ERF13可可以能够抑制了LR的出現，在vik突变率体中这般可可以能够抑制角色增进，而在过描述YFP-VIK的蓝本下这般可可以能够抑制角色变弱（图6）。不但，较ERF13的差异磷过酸虚拟和磷酸挥发突变体的过描述沉水值物系，得知ERF132A-Myc（磷酸挥发）的沉水值物系LR出現较少，而ERF132D-Myc（磷过酸虚拟）的沉水值物系LR出現略多。这结局表述，VIK介导的ERF13磷过酸和吸附增进了LR的出現。 
图6 VIK介导的ERF13磷碱化提高网站LR的产生
07、VIK在侧根健康中磷酸性反应并稳定可靠LBD18核蛋白
能够 探讨二个VIK T-DNA插入图变化体（vik-2和vik-3），找到与野山型比起来，变化体的侧根（LR）硬度计算、LR原基（LRP）和已成长成熟的LR不错降低，针对是vik-2（图7）。反向，过把你想传达出来VIK的转基因食品遗传水稻遗传根系成绩出LR硬度计算增高。除外，在vik-2变化体后台下把你想传达出来VIK的转基因食品遗传水稻遗传根系完全恢复了LR成长成熟的缺陷。衍生的素清理科学实验表述，vik-2变化体对衍生的素引诱的LR成长成熟响应减低，表述VIK在衍生的素国家宏观调控LR成长成熟中推动重要的做用。 
图7 VIK 在LR建立进程中直观磷碱化和保持稳定LBD18蛋清
PART 02 一篇文章个人总结
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。这项研究通过磷酸性反应蛋白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介导的产生素表现上下调整侧根转变成
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，可提供完善成熟的蛋清质含量质组学、突显蛋清质含量质组学、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—非常高高度DIA·磷硝化作用绘制组，采用创新聚集技术应用+Astral DIA，超高深度赋能低丰度磷酸化蛋白/位点发掘，单针最高可实现動物样板10w+、草本花卉样板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！
分类文章：
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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