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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淡化组学、LC-MS/MS磷硝化作用位点探讨技术服务。
日文版头：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
常常子标题：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
的客户的单位：山东大学
探究村料：拟南芥侧根
拜谱提拱技巧：磷过酸修饰语组学、LC-MS/MS磷过酸位点进行分析
调查策略：
PART 01 的研究最后
01、萌发素增进VIK的磷硝化作用十分转录
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清质混合物析，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 发展素推进VIK的磷酸性反应下列关于转录
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酸性反应实验操作。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）。
通过酵母菌双混种杂交探讨（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶相辅相成激光散斑测试（LCI）证实了VIK与TMK1之间存在直接相互作用，并且休外磷酸性反应实验表明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）。公交实时化学发光法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 介导的叶绿素的信号提高认识调整 LR 生长
在分享俩个VIK T-DNA嵌入表观遗传变异体（vik-2和vik-3），感觉与野生植物型比起来，表观遗传变异体的LR相对导热系数、LR原基（LRP）和已阴茎发肓期状况的LR相关性变少，十分是vik-2（图2）。相对来说，过表答VIK的转表观遗传根系呈现出LR相对导热系数新增。还有就是，在vik-2表观遗传变异体大环境下表答VIK的转表观遗传根系可以恢复了LR阴茎发肓期状况常见问题。生長素整理实验英文体现了，vik-2表观遗传变异体对生長素引导的LR阴茎发肓期状况化学反应减少，体现了VIK在生長素房产调控LR阴茎发肓期状况中利用关键所在效应。 
图2 VIK介导的种子发芽素的信号通道领域改善LR的发育状况
03、VIK 与ERF13 实行力学互动
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、双氧分子荧光相容 （BiFC）和抗体共奠定實驗（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上下级的作用
04、VIK以正反面馈的途径宏观调控ERF13磷酸性反应
通过磷过酸血清组学深入分析，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）。点基因突变发掘显著降低了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酸性反应ERF13的Ser168和Ser172位点
05、VIK介导的磷酸性反应利于ERF13生物降解
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）。通过离体试验和内部试验，发现VIK能够促进ERF13的降解。进一步通过磷酸模似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。最后亚组织细胞产品定位分享表明，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 介导的磷过酸加快了ERF13分解
06、VIK 介导的 ERF13 磷碱化调准 LR 的有
实验进十步研究了VIK宏观调控的ERF13挥发在侧根（LR）健康发育中的用处。根据相对较多种的转表观遗传绿植的系的LR表型，现身过表示ERF13调节了LR的现身，在vik突变性体中这般调节用处加强，而在过表示YFP-VIK的后台下这般调节用处下降（图6）。还有，相对较ERF13的多种的磷过酸养成和磷酸降解塑料基因变异体的过表示绿植的系，现身ERF132A-Myc（磷酸降解塑料）的绿植的系LR现身越少，而ERF132D-Myc（磷过酸养成）的绿植的系LR现身略多。以下报告表达，VIK介导的ERF13磷过酸和挥发增强了LR的现身。 
图6 VIK介导的ERF13磷过酸驱动LR的有
07、VIK在侧根发育成熟中磷硝化作用并相对稳定LBD18核蛋白
进行介绍两VIK T-DNA插进突然变化的体（vik-2和vik-3），遇到与也是型优于，突然变化的体的侧根（LR）容重、LR原基（LRP）和已骨骼阴茎生长发育成熟的LR有效减掉，愈加是vik-2（图7）。反而，过呈现出VIK的转DNA茎叶展现出LR容重曾加。另外，在vik-2突然变化的体情况下呈现出VIK的转DNA茎叶恢复功能了LR骨骼阴茎生长发育成熟缺点。植物成长素治疗实验所意味着，vik-2突然变化的体对植物成长素诱导型的LR骨骼阴茎生长发育成熟用处降低，意味着VIK在植物成长素调整LR骨骼阴茎生长发育成熟中推动关健用处。 
图7 VIK 在LR生成流程中可以直接磷过酸和平稳LBD18淀粉酶
PART 02 经典文章总结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。这项研究通过磷过酸蛋清质组学分享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介导的的生长素数据可以调节侧根达成
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蛋白酶质组学、淡化核蛋白酶质组学、代谢率组学、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—超长长度DIA·磷酸性反应淡化组，采用创新生物富集能力+Astral DIA，超高深度赋能低丰度磷酸化蛋白/位点发掘，单针最高可实现小动物范本10w+、沉水植物范本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！
参考使用学术论文：
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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