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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掩盖组学、LC-MS/MS磷碱化位点讲解技术服务。
因为问题：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
中文名标题格式：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
消费者组织：山东大学
研发材质：拟南芥侧根
拜谱展示方法：磷硝化作用绘制组学、LC-MS/MS磷硝化作用位点解析
理论研究难点：
PART 01 调查结果显示
01、植物的生长素有利于VIK的磷过酸基本转录
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小时后进行磷过酸蛋清质混合物析，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 生长发育素提高VIK的磷过酸简述转录
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酸性反应实践。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）。
通过酒曲双杂交育种阐述（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶专一性激光散斑科学试验（LCI）证实了VIK与TMK1之间存在直接相互作用，并且体内磷过酸实验表明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）。实时公交化学发光法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 介导的叶绿素卫星信号积极向上自我调节 LR 发展
凭借深入分析几个VIK T-DNA导入突然变化体（vik-2和vik-3），知道与野外型较之，突然变化体的LR规格、LR原基（LRP）和已发展的LR相关系数才能减少，更是要格外重视是vik-2（图2）。反而，过传达VIK的转染色体植物特征出LR规格曾加。最后，在vik-2突然变化体视频背景下传达VIK的转染色体植物治愈了LR发展异常现象。出现期素进行处理实验所证明，vik-2突然变化体对出现期素引诱的LR发展发生反应减小，证明VIK在出现期素改善LR发展中发挥出要素效应。 
图2 VIK介导的种子发芽素信号灯通道正向着房产调控LR的發育
03、VIK 与ERF13 采取数学信息交互
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、双原子荧光专一性 （BiFC）和天然免疫共悠长岁月中科学实验（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共同目的
04、VIK以正负极馈的策略调整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）。点突然变化发掘显著降低了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以正反两面馈的方法磷过酸ERF13的Ser168和Ser172位点
05、VIK介导的磷过酸增进ERF13溶解
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）。通过身体进行实践和身体里进行实践，发现VIK能够促进ERF13的降解。进一步通过磷酸模以和磷酸降解变异体的实验，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。最后亚神经细胞品牌定位具体分析表明，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 介导的磷酸性反应会加快了ERF13分解
06、VIK 介导的 ERF13 磷碱化设定 LR 的出来
设计进几步浅析了VIK调节管控的ERF13可生物降解在侧根（LR）发育状况中的帮助。完成很差异转DNA值物系的LR表型，发展过呈现ERF13控制了LR的冒出，在vik突变率体中这样的控制帮助改善，而在过呈现YFP-VIK的背景图案下这样的控制帮助减小（图6）。前者，很ERF13的差异磷过酸养成和磷酸灭活突变体的过呈现值物系，发展ERF132A-Myc（磷酸灭活）的值物系LR冒出较少，而ERF132D-Myc（磷过酸养成）的值物系LR冒出略多。这种结论意味着，VIK介导的ERF13磷过酸和可生物降解提高了LR的冒出。 
图6 VIK介导的ERF13磷碱化带动LR的造成
07、VIK在侧根健康中磷过酸并不稳定性LBD18蛋白质
经由分享5个VIK T-DNA复制突然变化的性体（vik-2和vik-3），会发现与野生穿山甲型相对，突然变化的性体的侧根（LR）导热系数、LR原基（LRP）和已大状况的LR相关系数缩减，特别的是vik-2（图7）。相同，过体现了VIK的转dna植物展现出LR导热系数扩大。除此以外，在vik-2突然变化的性体图片背景下体现了VIK的转dna植物回复了LR大状况异常现象。发芽素处置试验体现了，vik-2突然变化的性体对发芽素诱惑的LR大状况生理反应减退，体现了VIK在发芽素调空LR大状况中发挥出关键性用途。 
图7 VIK 在LR型成步骤中同时磷过酸和平衡LBD18蛋白质
PART 02 句子工作小结
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。这项研究通过磷酸性反应血清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介导的发芽素讯号调低侧根形成了
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，可提供完善成熟的淀粉酶质组学、遮盖淀粉酶质组学、代谢率组学、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—超长高度DIA·磷酸性反应掩盖组，采用创新生物富集技术工艺+Astral DIA，超高深度赋能低丰度磷酸化蛋白/位点发掘，单针最高可实现動物模本10w+、植被模本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！
规范论文毕业论文：
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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