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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碱化表达组学、LC-MS/MS磷碱化位点研究技术服务。
英文版问题：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
简体中文一级标题：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
客企事业单位：山东大学
学习用料：拟南芥侧根
拜谱具备系统：磷酸性反应淡化组学、LC-MS/MS磷酸性反应位点剖析
研究探讨总体目标：
PART 01 实验最终
01、植物生长素推进VIK的磷硝化作用基本转录
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小时后进行磷硝化作用球蛋白类物质析，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 繁殖素加快VIK的磷过酸基本转录
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碱化實驗。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）。
通过酵母菌双杂交育种阐述（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶同质成相实验报告（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）。实时公交定量分析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 介导的叶绿素讯号积极参与房产调控 LR 健康发育
进行分折3个VIK T-DNA嵌入甲基化体（vik-2和vik-3），发现了与纯天然型相对，甲基化体的LR硬度、LR原基（LRP）和已健康期期的LR重要减轻，针对是vik-2（图2）。不同，过表答爱VIK的转表观遗传植物遗传根系行为出LR硬度加入。凡此种种，在vik-2甲基化体游戏背景下表答爱VIK的转表观遗传植物遗传根系医治了LR健康期期偏差。衍生素处里测试取决于，vik-2甲基化体对衍生素引发的LR健康期期症状衰弱，取决于VIK在衍生素干预LR健康期期中起到重要的角色。 
图2 VIK介导的生長素警报信号通路双向调整LR的胸部发育
03、VIK 与ERF13 去热学交互设计
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、双原子荧光互补原理 （BiFC）和免疫系统共水解实验英文（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相互间功用
04、VIK以双面馈的方法调节管控ERF13磷碱化
通过磷硝化作用球蛋白组学深入分析，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）。点突变率发掘显著降低了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以正反两面馈方式方法磷酸性反应ERF13的Ser168和Ser172位点
05、VIK介导的磷过酸带动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）。通过身体之外研究和体中研究，发现VIK能够促进ERF13的降解。进一步通过磷酸模拟网和磷酸解离基因突变体的实验，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进行分析表明，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 介导的磷碱化1了ERF13分解
06、VIK 介导的 ERF13 磷酸性反应自动调节 LR 的出现了
科学研究进1步浅谈了VIK房产调控的ERF13光化学降解在侧根（LR）成长发育中的功用。用较为的不一样转基因水稻遗传花草系的LR表型，显示过展示ERF13缓和了LR的存在，在vik变化体中这样缓和功用增进，而在过展示YFP-VIK的底色下这样缓和功用下降（图6）。最后，较为ERF13的的不一样磷酸性反应模仿和磷酸灭活变种体的过展示花草系，显示ERF132A-Myc（磷酸灭活）的花草系LR存在更小，而ERF132D-Myc（磷酸性反应模仿）的花草系LR存在略多。以下结杲认为，VIK介导的ERF13磷酸性反应和光化学降解有利于了LR的存在。 
图6 VIK介导的ERF13磷酸性反应驱动LR的存在
07、VIK在侧根骨骼发育中磷碱化并稳固LBD18淀粉酶
能够概述3个VIK T-DNA嵌入变化体（vik-2和vik-3），找到与原生态型较之，变化体的侧根（LR）孔隙率计算公式、LR原基（LRP）和已健康的LR可观缩短，需要是vik-2（图7）。相反的词语，过理解VIK的转DNA植物体表演出LR孔隙率计算公式增强。除此以外，在vik-2变化体情况下理解VIK的转DNA植物体治愈了LR健康异常现象。成长素处置进行实验发现，vik-2变化体对成长素介导的LR健康反馈减小，发现VIK在成长素调节目的LR健康中充分发挥重要目的。 
图7 VIK 在LR达成进程中马上磷酸性反应和增强LBD18血清
PART 02 篇文章工作小结
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。这项研究通过磷过酸蛋清质组学浅析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介导的出现素信息可以调节侧根出现
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，可提供完善成熟的球氨基酸组学、体现球氨基酸组学、分泌组学、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—超长深浅DIA·磷硝化作用表达组，采用创新丰度系统+Astral DIA，超高深度赋能低丰度磷酸化蛋白/位点发掘，单针最高可实现软体动物模板10w+、苔藓植物模板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！
参考价值专著：
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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