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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表达组学、LC-MS/MS磷过酸位点分享技术服务。
英语题目：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
中文版问题：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
客企业单位：山东大学
分析村料：拟南芥侧根
拜谱保证技巧：磷硝化作用呈现组学、LC-MS/MS磷硝化作用位点解析
探究方法：
PART 01 科研结果显示
01、植物生长素加快VIK的磷酸性反应简述转录
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小时后进行磷酸性反应淀粉酶质混合物析，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 植物生长素提高VIK的磷碱化简述转录
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进行实验。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）。
通过酵母菌双交配分享（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶同质显像實驗（LCI）证实了VIK与TMK1之间存在直接相互作用，并且身体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）。实时视频按量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 介导的叶绿素数字信号及时宏观调控 LR 生长
依据深入分析两大VIK T-DNA添加图片变动体（vik-2和vik-3），出现 与天然的型差距，变动体的LR高体积密度、LR原基（LRP）和已骨骼健康发展的LR取得避免，尤为是vik-2（图2）。相反的成语，过展示VIK的转染色体植物体表现形式出LR高体积密度多。除此以外，在vik-2变动体底色下展示VIK的转染色体植物体恢愎了LR骨骼健康发展常见问题。出现素办理实验设计表示，vik-2变动体对出现素诱骗的LR骨骼健康发展症状衰弱，表示VIK在出现素干预LR骨骼健康发展中展现根本用。 
图2 VIK介导的出现素无线信号环路双向宏观调控LR的发展
03、VIK 与ERF13 做物理防御交互设计
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、双碳原子荧光相容 （BiFC）和免疫力共积淀进行实验（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上下级效用
04、VIK以正反面馈的形式房产调控ERF13磷过酸
通过磷硝化作用蛋清组学定性分析，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）。点基因变异看见显著降低了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以正反两面馈玩法磷碱化ERF13的Ser168和Ser172位点
05、VIK介导的磷过酸提高ERF13挥发
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）。通过休外检测所和机体检测所，发现VIK能够促进ERF13的降解。进一步通过磷酸模拟机和磷酸灭活基因变异体的实验，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。最后亚生殖细胞手机定位分折表明，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 介导的磷硝化作用迅速了ERF13挥发
06、VIK 介导的 ERF13 磷碱化上下调整 LR 的造成
设计进的一步探究了VIK调节管控的ERF13挥发塑料在侧根（LR）胸部发育中的目的。在比各个转表观遗传藤本藤本常绿常绿植物系的LR表型，知道过理解ERF13缓和了LR的出現，在vik甲基化体中那样缓和目的怎强，而在过理解YFP-VIK的原型下那样缓和目的削弱（图6）。于此，比ERF13的各个磷酸性反应模似网和磷酸解离变种体的过理解藤本藤本常绿常绿植物系，知道ERF132A-Myc（磷酸解离）的藤本藤本常绿常绿植物系LR出現减少，而ERF132D-Myc（磷酸性反应模似网）的藤本藤本常绿常绿植物系LR出現略多。某些毕竟证明，VIK介导的ERF13磷酸性反应和挥发塑料促使了LR的出現。 
图6 VIK介导的ERF13磷硝化作用有利于LR的经常出现
07、VIK在侧根发肓中磷酸性反应并不稳LBD18蛋白酶
实现数据分析几个VIK T-DNA添加图片变动体（vik-2和vik-3），发觉与也是型相对于，变动体的侧根（LR）强度、LR原基（LRP）和已胸部胸部发育期成熟的LR有明显提高，特别是vik-2（图7）。反过来，过呈现VIK的转DNA茎秆行为出LR强度多。凡此种种，在vik-2变动体背静下呈现VIK的转DNA茎秆恢复原状了LR胸部胸部发育期成熟常见问题。繁殖素治理 科学实验是因为，vik-2变动体对繁殖素引导的LR胸部胸部发育期成熟症状减小，是因为VIK在繁殖素房产调控LR胸部胸部发育期成熟中起重要的使用。 
图7 VIK 在LR养成方式中之间磷酸性反应和稳定性LBD18蛋清
PART 02 好的文章工作小结
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。这项研究通过磷硝化作用淀粉酶质组学概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介导的发展素警报上下调整侧根成型
PART 03 拜谱个人心得体会
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白酶酶质组学、表达蛋白酶酶质组学、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—超多厚度DIA·磷酸性反应绘制组，采用创新聚集的技术+Astral DIA，超高深度赋能低丰度磷酸化蛋白/位点发掘，单针最高可实现食草动物范本10w+、动植物范本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！
参阅毕业论文：
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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