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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突显组学、LC-MS/MS磷酸性反应位点具体分析技术服务。
英文翻译主题：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
2英文关键词：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
客机构：山东大学
探索文件：拟南芥侧根
拜谱保证枝术：磷过酸体现组学、LC-MS/MS磷过酸位点分享
科学研究方法：
PART 01 研发结果显示
01、生長素带动VIK的磷酸性反应及转录
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高蛋白混合物析，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 出现素促使VIK的磷硝化作用下列不属于转录
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硝化作用實驗。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）。
通过酵母粉双改良品种研究（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶专一性成相實驗（LCI）证实了VIK与TMK1之间存在直接相互作用，并且休外磷硝化作用实验表明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）。及时一定量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 介导的叶绿素数据积极向上房产调控 LR 胸部发育
实现研究分析的两个VIK T-DNA添加变动的体（vik-2和vik-3），出现与也是型比起来，变动的体的LR体积黏度、LR原基（LRP）和已阴茎成长发肓期的LR明显削减，还是比较是vik-2（图2）。颠倒，过展示VIK的转遗传基因组茎叶展现出LR体积黏度上升。再者，在vik-2变动的体游戏背景下展示VIK的转遗传基因组茎叶恢复功能了LR阴茎成长发肓期常见问题。滋生素操作研究意味着，vik-2变动的体对滋生素诱导性的LR阴茎成长发肓期生理反应减低，意味着VIK在滋生素监测LR阴茎成长发肓期中起到关键因素效用。 
图2 VIK介导的生张素手机信号通道正面国家宏观调控LR的生长发育
03、VIK 与ERF13 做好工具交互方式
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、双大分子荧光相容 （BiFC）和免疫细胞共悠长岁月中检测（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双方角色
04、VIK以双面馈的模式房产调控ERF13磷酸性反应
通过磷酸性反应蛋白质组学讲解，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）。点突变性察觉到显著降低了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以正反两面馈的方式磷酸性反应ERF13的Ser168和Ser172位点
05、VIK介导的磷酸性反应促使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）。通过休外进行实验操作和身体里进行实验操作，发现VIK能够促进ERF13的降解。进一步通过磷酸模仿和磷酸解离变动体的实验，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。最后亚细胞系定位系统分析一下表明，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 介导的磷过酸促使了ERF13挥发
06、VIK 介导的 ERF13 磷过酸缓解 LR 的会出现
科学研究进步探究了VIK干预的ERF13分解在侧根（LR）生长中的用途。能够比效差异转dna动动花草系的LR表型，显现 过表述出ERF13仰制了LR的显现，在vik变化体中这类仰制用途改善，而在过表述出YFP-VIK的背静下这类仰制用途减少（图6）。与此同时，比效ERF13的差异磷过酸模似训练和磷酸化学降解遗传变异体的过表述出动动花草系，显现 ERF132A-Myc（磷酸化学降解）的动动花草系LR显现少些，而ERF132D-Myc（磷过酸模似训练）的动动花草系LR显现略多。某些报告显示，VIK介导的ERF13磷过酸和分解增进了LR的显现。 
图6 VIK介导的ERF13磷碱化加快LR的会出现
07、VIK在侧根发育状况中磷碱化并稳定可靠LBD18蛋清
依据分享两人VIK T-DNA添加图片变动体（vik-2和vik-3），证明与野生植物型相比较，变动体的侧根（LR）容重、LR原基（LRP）和已发展的LR正相关抑制，非常是vik-2（图7）。相近，过呈现出VIK的转dna茎叶行为出LR容重扩大。除此之外，在vik-2变动体背景图片下呈现出VIK的转dna茎叶恢复过来了LR发展缺陷报告。发芽素加工处理实验报告证明，vik-2变动体对发芽素成脂的LR发展影响弱化，证明VIK在发芽素改善LR发展中起到至关重要用。 
图7 VIK 在LR组成期间中会磷硝化作用和不稳LBD18球蛋白
PART 02 新闻稿件个人心得体会
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。这项研究通过磷酸性反应蛋白酶质组学定量分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介导的生张素讯号调高侧根行成
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，可提供完善成熟的蛋清质组学、淡化蛋清质组学、排泄组学、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—超标深浅DIA·磷过酸装饰组，采用创新聚集技术水平+Astral DIA，超高深度赋能低丰度磷酸化蛋白/位点发掘，单针最高可实现猎物样品10w+、草本植物样品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！
关联性论文论文参考文献：
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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