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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过酸装饰组学、LC-MS/MS磷过酸位点分折技术服务。
国外英文标题文字：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
中文名版头：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
雇主组织：山东大学
学习装修材料：拟南芥侧根
拜谱保证方法：磷过酸修饰语组学、LC-MS/MS磷过酸位点讲解
科学研究构思：
PART 01 研究分析结果显示
01、生张素提高VIK的磷酸性反应以及转录
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小时后进行磷碱化球营养素多组分析，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 的生长素可以淡化VIK的磷过酸极其转录
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室。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）。
通过鲜酵母双混种浅析（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶互补性成相科学实验（LCI）证实了VIK与TMK1之间存在直接相互作用，并且身体磷碱化实验表明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）。及时化学发光法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 介导的叶绿素网络信号主动调节作用 LR 骨骼发育
经由讲解这两个VIK T-DNA导入转变体（vik-2和vik-3），感觉与野生穿山甲型好于，转变体的LR密度计算单位、LR原基（LRP）和已胸部植物出现骨骼发育成熟的LR有效极大减少，通常是vik-2（图2）。相等，过展示VIK的转人类基因食品组茎秆成绩出LR密度计算单位新增。凡此种种，在vik-2转变体情况下展示VIK的转人类基因食品组茎秆恢复原状了LR胸部植物出现骨骼发育成熟缺陷报告。植物出现素加工实验设计表面，vik-2转变体对植物出现素分析的LR胸部植物出现骨骼发育成熟反响弱化，表面VIK在植物出现素调节管控LR胸部植物出现骨骼发育成熟中起着重要性的作用。 
图2 VIK介导的成长素警报环路正向着宏观调控LR的健康成长
03、VIK 与ERF13 做好电磁学人机交互
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、双团伙荧光互补原理 （BiFC）和抗体共沉垫实践（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双方用处
04、VIK以正反面馈的形式国家宏观调控ERF13磷酸性反应
通过磷酸性反应蛋白酶组学浅析，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）。点突变率发现了显著降低了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以正负极馈措施磷硝化作用ERF13的Ser168和Ser172位点
05、VIK介导的磷碱化使得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）。通过身体之外实验室性和胃中实验室性，发现VIK能够促进ERF13的降解。进一步通过磷酸虚拟和磷酸灭活变异体的实验，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 介导的磷硝化作用促使了ERF13光降解
06、VIK 介导的 ERF13 磷硝化作用调试 LR 的诞生
研究探析进三步探析了VIK自我调节的ERF13可吸附在侧根（LR）生长发育中的目的。顺利通过很不同的的转dna花草系的LR表型，得知过表述ERF13促使了LR的诞生了，在vik基因遗传变异体中此种促使目的增强学习，而在过表述YFP-VIK的背景图下此种促使目的减少（图6）。虽然，很ERF13的不同的的磷过酸仿真虚拟仿真和磷酸吸附遗传变异体的过表述花草系，得知ERF132A-Myc（磷酸吸附）的花草系LR诞生了少些，而ERF132D-Myc（磷过酸仿真虚拟仿真）的花草系LR诞生了略多。他们毕竟揭示，VIK介导的ERF13磷过酸和可吸附促进会了LR的诞生了。 
图6 VIK介导的ERF13磷酸性反应驱动LR的出显
07、VIK在侧根发育期中磷碱化并稳定性LBD18球蛋白
利用研究分析3个VIK T-DNA插入图基因遗传遗传基因遗传遗传变异体（vik-2和vik-3），看到与原生态型相较，基因遗传遗传基因遗传遗传变异体的侧根（LR）导热系数、LR原基（LRP）和已胸部阴茎胸部发肓的LR更为明显提高，特别的是vik-2（图7）。相对来说，过表述VIK的转基因水稻遗传植物遗传茎秆表现形式出LR导热系数提高。不仅，在vik-2基因遗传遗传基因遗传遗传变异体游戏 背景下表述VIK的转基因水稻遗传植物遗传茎秆可以恢复了LR胸部阴茎胸部发肓一些缺陷。成长素整理试验认为，vik-2基因遗传遗传基因遗传遗传变异体对成长素介导的LR胸部阴茎胸部发肓想法衰弱，认为VIK在成长素宏观调控LR胸部阴茎胸部发肓中更好地发挥至关重要功用。 
图7 VIK 在LR造成的过程 中立即磷硝化作用和固定LBD18蛋白酶
PART 02 优秀文章个人总结
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球蛋白质含量组学介绍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介导的植物的生长素电磁波调试侧根型成
PART 03 拜谱总结ppt
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，可提供完善成熟的核苷酸酶质组学、绘制核苷酸酶质组学、产生组学、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—二次搬运费深度.DIA·磷酸性反应遮盖组，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，单针最高可实现家禽模本10w+、动植物模本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！
参看期刊论文：
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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