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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体现组学、LC-MS/MS磷过酸位点深入分析技术服务。
英语翻译标题文字：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
简体中文标题文字：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
合作方企业：山东大学
学习产品：拟南芥侧根
拜谱出具的技术：磷碱化绘制组学、LC-MS/MS磷碱化位点进行分析
研究方案一个构想：
PART 01 实验可是
01、滋生素促进会VIK的磷过酸简述转录
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核蛋白成分析，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 生张素加速VIK的磷过酸和转录
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实验设计。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）。
通过酵母菌双有性杂交分析一下（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶同质三维成像实验英文（LCI）证实了VIK与TMK1之间存在直接相互作用，并且休外磷过酸实验表明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）。实时的酶联免疫法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关键宏观调控 LR 健康成长
依据概述5个VIK T-DNA添加图片转变体（vik-2和vik-3），出现与野生穿山甲型相较，转变体的LR容重、LR原基（LRP）和已大成熟的LR取得可以减少，尤其要是vik-2（图2）。不同，过展示VIK的转染色体茎叶成绩出LR容重上升。还有，在vik-2转变体经验下展示VIK的转染色体茎叶恢复功能了LR大成熟不足。衍生期素处置实践反映出，vik-2转变体对衍生期素引发的LR大成熟反應下降，反映出VIK在衍生期素调节影响LR大成熟中发挥影响根本影响。 
图2 VIK介导的滋生素卫星信号环路正方向国家宏观调控LR的发肓
03、VIK 与ERF13 开展力学通讯
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、双原子荧光相容 （BiFC）和免疫系统共积累實驗（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上下级用
04、VIK以正反两面馈的措施管控ERF13磷酸性反应
通过磷过酸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）。点基因突变知道显著降低了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以正负极馈形式磷过酸ERF13的Ser168和Ser172位点
05、VIK介导的磷碱化带动ERF13化学降解
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）。通过人体测试和人体测试，发现VIK能够促进ERF13的降解。进一步通过磷酸仿真模拟和磷酸降解突变的体的实验，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。最后亚组织细胞定位手机研究分析表明，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 介导的磷过酸降速了ERF13化学降解
06、VIK 介导的 ERF13 磷碱化控制 LR 的出现了
科研进那步浅论了VIK自我调节的ERF13溶解在侧根（LR）发展中的影响。能够非常与众各个转基因食品组树木系的LR表型，揭示过描述ERF13控制了LR的诞生，在vik突变的体中这款控制影响激发，而在过描述YFP-VIK的视频背景下这款控制影响下降（图6）。因此，非常ERF13的与众各个磷酸性反应仿真机和磷酸解离突变体的过描述树木系，揭示ERF132A-Myc（磷酸解离）的树木系LR诞生比较少，而ERF132D-Myc（磷酸性反应仿真机）的树木系LR诞生略多。等最终揭示，VIK介导的ERF13磷酸性反应和溶解有助于了LR的诞生。 
图6 VIK介导的ERF13磷碱化推动LR的出显
07、VIK在侧根成长中磷过酸并增强LBD18蛋清
依据探讨两大VIK T-DNA放进去转变体（vik-2和vik-3），找到与野生穿山甲型想必，转变体的侧根（LR）黏度计算公式、LR原基（LRP）和已发展的LR明显减轻，还是比较是vik-2（图7）。反向，过抒发VIK的转人类遗传基因植物主要表现出LR黏度计算公式加大。还有就是，在vik-2转变体图片背景下抒发VIK的转人类遗传基因植物恢复原状了LR发展弊病。的生長素治疗研究是因为，vik-2转变体对的生長素促进的LR发展反响弱化，是因为VIK在的生長素调节LR发展中激发关键点能力。 
图7 VIK 在LR成型历程中单独磷酸性反应和动态平衡LBD18蛋白质
PART 02 内容总结
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。这项研究通过磷酸性反应蛋清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介导的生长的素数据信号可以调节侧根导致
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，可提供完善成熟的淀粉酶质组学、体现淀粉酶质组学、产生组学、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—二次搬运费长度DIA·磷酸性反应体现组，采用创新聚集系统+Astral DIA，超高深度赋能低丰度磷酸化蛋白/位点发掘，单针最高可实现各种动物样品10w+、绿植的样品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！
参阅资料：
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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