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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淡化组学、LC-MS/MS磷碱化位点具体分析技术服务。
英语题目：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
2英文主题词：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
买家企业：山东大学
理论研究材质：拟南芥侧根
拜谱给予技术水平：磷硝化作用遮盖组学、LC-MS/MS磷硝化作用位点分析一下
研究探讨思维：
PART 01 研究方案没想到
01、生長素促进会VIK的磷酸性反应以至于转录
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小时后进行磷过酸淀粉酶质多组分析，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 生张素可以淡化VIK的磷碱化名词解释转录
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科学实验。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）。
通过鲜酵母双杂交育种定量分析（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶专一性三维成像实验报告（LCI）证实了VIK与TMK1之间存在直接相互作用，并且身体外磷碱化实验表明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）。进行参考值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 介导的叶绿素预警积极向上干预 LR 胸部发育
能够 研究2个VIK T-DNA嵌入甲基化率性体（vik-2和vik-3），看到与纯天然型较之，甲基化率性体的LR密度单位计算公式、LR原基（LRP）和已健康成熟的LR有效降低，通常是vik-2（图2）。反过来，过表达出出VIK的转人类基因水稻遗传茎叶主要表现出LR密度单位计算公式提升。不仅，在vik-2甲基化率性体背静下表达出出VIK的转人类基因水稻遗传茎叶恢复原状了LR健康成熟缺欠。萌发素处里科学试验揭示，vik-2甲基化率性体对萌发素分析的LR健康成熟不良反应变弱，揭示VIK在萌发素改善LR健康成熟中发挥出来关键的意义。 
图2 VIK介导的生长的素警报环路领域控制LR的生长
03、VIK 与ERF13 进行力学交互设计
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、双氧分子荧光同质 （BiFC）和免疫细胞共放置实验性（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能够 效果
04、VIK以正负极馈的途径管控ERF13磷碱化
通过磷碱化蛋清组学数据分析，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）。点变异发现显著降低了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介导的磷碱化带动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）。通过身体实践所和体里实践所，发现VIK能够促进ERF13的降解。进一步通过磷酸模仿和磷酸降解突然变化体的实验，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。最后亚肿瘤细胞确定剖析表明，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 介导的磷酸性反应速度了ERF13光降解
06、VIK 介导的 ERF13 磷过酸调接 LR 的发生
研发进1步研究方案了VIK改善的ERF13光降解塑料在侧根（LR）骨骼发育中的功用。能够更各个转DNA植被系的LR表型，会发觉过展现ERF13减小了LR的出現，在vik进化体中这一减小功用力促，而在过展现YFP-VIK的的背景下这一减小功用减小（图6）。不但，更ERF13的各个磷硝化作用摸拟和磷酸光降解进化体的过展现植被系，会发觉ERF132A-Myc（磷酸光降解）的植被系LR出現比较少，而ERF132D-Myc（磷硝化作用摸拟）的植被系LR出現略多。这結果反映，VIK介导的ERF13磷硝化作用和光降解塑料力促了LR的出現。 
图6 VIK介导的ERF13磷硝化作用促使LR的诞生
07、VIK在侧根生长发育中磷过酸并稳定性LBD18蛋白酶
实现解析两人VIK T-DNA嵌入甲基化率体（vik-2和vik-3），证实与野外型相对，甲基化率体的侧根（LR）比热容、LR原基（LRP）和已健康大状况的LR特殊缩减，特别是在是vik-2（图7）。反之，过表述VIK的转遗传表观遗传植物展现出LR比热容扩大。因此，在vik-2甲基化率体历史背景下表述VIK的转遗传表观遗传植物恢复功能了LR健康大状况通病。种子发芽素加工处理实验设计证实，vik-2甲基化率体对种子发芽素诱导性的LR健康大状况用下降，证实VIK在种子发芽素调节管控LR健康大状况中发挥用根本用。 
图7 VIK 在LR建成期间中间接磷碱化和动态平衡LBD18核蛋白
PART 02 经典文章总结
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膳食纤维质组学研究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介导的生長素卫星信号调试侧根型成
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营养物质组学、掩盖核营养物质组学、分解代谢组学、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—非常高进一步DIA·磷硝化作用遮盖组，采用创新丰度技术应用+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样板10w+、动植物样板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！
参阅医学文献：
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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