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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装饰组学、LC-MS/MS磷酸性反应位点浅析技术服务。
英文怎么说关键词：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
简体中文大标题：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
朋友机关单位：山东大学
研究方案用料：拟南芥侧根
拜谱提拱技艺：磷碱化修饰语组学、LC-MS/MS磷碱化位点分析一下
研究方案想法：
PART 01 探讨然而
01、生长发育素有助于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小时后进行磷碱化蛋白酶质类物质析，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 产生素加速VIK的磷硝化作用基本转录
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研究。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）。
通过酒曲双改良品种进行分析（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶同质三维成像检测（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）。实时的酶联免疫法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 介导的叶绿素卫星信号更好地自我调节 LR 健康发育
经由探讨三个VIK T-DNA放进去甲基化率体（vik-2和vik-3），挖掘与野外型相较，甲基化率体的LR体积密度计算、LR原基（LRP）和已骨骼健康的LR取得限制，十分是vik-2（图2）。恰恰相反，过表答VIK的转遗传表观遗传植物成绩出LR体积密度计算添加。还有就是，在vik-2甲基化率体原型下表答VIK的转遗传表观遗传植物治愈了LR骨骼健康问题。出现素除理调查反映出，vik-2甲基化率体对出现素诱骗的LR骨骼健康不良反应削弱，反映出VIK在出现素调整LR骨骼健康中展现要素功效。 
图2 VIK介导的出现素移动信号径路正面调节管控LR的成长
03、VIK 与ERF13 对其进行数学沟通互动
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、双分子式荧光同质 （BiFC）和免疫抗体共沉淀物实验报告（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之间角色
04、VIK以正负极馈的方法自我调节ERF13磷酸性反应
通过磷碱化蛋清组学定量分析，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）。点变异出现 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以正反两面馈的方法磷碱化ERF13的Ser168和Ser172位点
05、VIK介导的磷酸性反应可以淡化ERF13分解
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）。通过人体内进行实验室和人体内进行实验室，发现VIK能够促进ERF13的降解。进一步通过磷酸模拟训练和磷酸解离基因变异体的实验，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。最后亚肿瘤细胞定位功能浅析表明，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 介导的磷硝化作用快速了ERF13生物降解
06、VIK 介导的 ERF13 磷过酸缓解 LR 的有
论述进三步论述了VIK监测的ERF13化学挥发在侧根（LR）生长中的影响。能够 更与众不同于转表观遗传仿真绿植系的LR表型，察觉到过展现ERF13缓和了LR的冒出，在vik突变的体中这款缓和影响增強，而在过展现YFP-VIK的环境下这款缓和影响减退（图6）。不仅而且，更ERF13的与众不同于磷硝化作用养成系统和磷酸挥发突变体的过展现仿真绿植系，察觉到ERF132A-Myc（磷酸挥发）的仿真绿植系LR冒出很少，而ERF132D-Myc（磷硝化作用养成系统）的仿真绿植系LR冒出略多。这结论证实，VIK介导的ERF13磷硝化作用和化学挥发有利于了LR的冒出。 
图6 VIK介导的ERF13磷硝化作用有利于LR的展现
07、VIK在侧根发育成熟中磷过酸并可靠LBD18血清
顺利通过具体分析二个VIK T-DNA放转变体（vik-2和vik-3），出现与纯天然型对比，转变体的侧根（LR）黏度、LR原基（LRP）和已發育的LR同质性极大减少，尤为是vik-2（图7）。对立，过体现VIK的转DNA植物形容出LR黏度加剧。于此，在vik-2转变体大环境下体现VIK的转DNA植物恢愎了LR發育缺陷报告。成长素清理检测说明，vik-2转变体对成长素引诱的LR發育反馈减小，说明VIK在成长素房产调控LR發育中产生关键所在用处。 
图7 VIK 在LR构成进程中进行磷酸性反应和稳定可靠LBD18核蛋白
PART 02 小文章工作小结
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。这项研究通过磷碱化球氨基酸组学了解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介导的繁殖素电磁波调节器侧根导致
PART 03 拜谱总结
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，可提供完善成熟的球氨基酸组学、绘制球氨基酸组学、新陈代谢组学、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—较高强度DIA·磷过酸淡化组，采用创新丰度能力+Astral DIA，超高深度赋能低丰度磷酸化蛋白/位点发掘，单针最高可实现动物界样例10w+、花草样例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！
考虑论文参考文献：
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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