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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遮盖组学、LC-MS/MS磷硝化作用位点讲解技术服务。
日文一级标题：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
中文翻译小标题：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
潜在客户方：山东大学
设计材质：拟南芥侧根
拜谱可以提供能力：磷酸性反应装饰组学、LC-MS/MS磷酸性反应位点分折
研究方案工作思路：
PART 01 研发結果
01、种子发芽素有助于VIK的磷酸性反应简答转录
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小时后进行磷过酸核氨基酸类物质析，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 生长的素力促VIK的磷硝化作用试述转录
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碱化实验设计。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）。
通过酵母菌双杂交种介绍（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶专一性三维成像實驗（LCI）证实了VIK与TMK1之间存在直接相互作用，并且休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）。实时更新参考值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 介导的叶绿素预警积极主动调节 LR 发展
能够 定性分析两大VIK T-DNA放入变动体（vik-2和vik-3），发觉与原生态型优于，变动体的LR高规格、LR原基（LRP）和已胸部阴茎种植胸部发育的LR有效避免，尤其要是vik-2（图2）。不同，过呈现VIK的转什么是DNA植物具体表现出LR高规格新增。除外，在vik-2变动体情况下呈现VIK的转什么是DNA植物找回了LR胸部阴茎种植胸部发育通病。植物的萌发素办理研究得出结论，vik-2变动体对植物的萌发素分析的LR胸部阴茎种植胸部发育发生反应变弱，得出结论VIK在植物的萌发素政策调控LR胸部阴茎种植胸部发育中起重要能力。 
图2 VIK介导的种子发芽素移动信号环路双向调节管控LR的发展
03、VIK 与ERF13 对其进行高中物理信息交互
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、双碳原子荧光互替 （BiFC）和免疫系统共积淀工作（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相互间影响
04、VIK以正反面馈的办法调节管控ERF13磷硝化作用
通过磷硝化作用球蛋白组学分折，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）。点突变的遇到显著降低了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以正反两面馈办法磷酸性反应ERF13的Ser168和Ser172位点
05、VIK介导的磷过酸有利于ERF13可降解
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）。通过休外调查和里面调查，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。最后亚血细胞讲解讲解表明，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 介导的磷酸性反应下载加速了ERF13挥发
06、VIK 介导的 ERF13 磷碱化改善 LR 的出来
研究方案进的一步探析了VIK宏观调控的ERF13吸附塑料在侧根（LR）胸部发育中的的功效。利用非常有所差异转基因水稻遗传藤本仿真草本草本花卉系的LR表型，看到过表示ERF13缓和了LR的出現，在vik基因进化体中这部分缓和的功效提高，而在过表示YFP-VIK的经验下这部分缓和的功效减少（图6）。凡此种种，非常ERF13的有所差异磷过酸模拟仿真仿真和磷酸解离进化体的过表示藤本仿真草本草本花卉系，看到ERF132A-Myc（磷酸解离）的藤本仿真草本草本花卉系LR出現少得多，而ERF132D-Myc（磷过酸模拟仿真仿真）的藤本仿真草本草本花卉系LR出現略多。这部分报告反映出，VIK介导的ERF13磷过酸和吸附塑料增进了LR的出現。 
图6 VIK介导的ERF13磷过酸有利于LR的出显
07、VIK在侧根健康成长中磷碱化并稳定可靠LBD18蛋白酶
可以通过概述5个VIK T-DNA添加遗传染色体遗传染色体变异体（vik-2和vik-3），出现 与野生穿山甲型比起，遗传染色体遗传染色体变异体的侧根（LR）密度单位单位、LR原基（LRP）和已发展的LR可观削减，更是是vik-2（图7）。相反的成语，过表述VIK的转遗传染色体根系现象出LR密度单位单位增大。不仅而且，在vik-2遗传染色体遗传染色体变异体经验下表述VIK的转遗传染色体根系恢复功能了LR发展缺点。生张素处置实践体现了，vik-2遗传染色体遗传染色体变异体对生张素成脂的LR发展表现降低，体现了VIK在生张素控制LR发展中推动关键性角色。 
图7 VIK 在LR达成步骤中单独磷硝化作用和稳定的LBD18核蛋白
PART 02 好文章个人总结
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。这项研究通过磷过酸蛋白酶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介导的产生素移动信号改善侧根行成
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，可提供完善成熟的淀粉酶质组学、表达淀粉酶质组学、消化吸收组学、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—高淬硬层DIA·磷过酸绘制组，采用创新生物富集枝术+Astral DIA，超高深度赋能低丰度磷酸化蛋白/位点发掘，单针最高可实现生物范例10w+、值物范例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！
考生学术论文：
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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