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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装饰组学、LC-MS/MS磷碱化位点进行分析技术服务。
英语怎么说标题文字：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
英文版大标题：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
客计量单位：山东大学
分析的原材料：拟南芥侧根
拜谱给出技艺：磷过酸绘制组学、LC-MS/MS磷过酸位点研究分析
分析指导思想：
PART 01 钻研最后
01、植物生长素促进会VIK的磷过酸十分转录
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核营养素多组分析，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 植物生长素加快VIK的磷碱化和其转录
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工作。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研究分析（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶互补性显像实验操作（LCI）证实了VIK与TMK1之间存在直接相互作用，并且体内磷碱化实验表明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）。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 介导的叶绿素卫星信号积极向上管控 LR 发育期
进行数据分析两人VIK T-DNA进到这一领域变动的体（vik-2和vik-3），显示与野生植物型不同之处，变动的体的LR比热容、LR原基（LRP）和已大的LR更为明显少，特别是在是vik-2（图2）。反而，过形容VIK的转染色体植物展现出LR比热容上升。最后，在vik-2变动的体经验下形容VIK的转染色体植物可以恢复了LR大偏差。的种植期素加工处理实验报告表示，vik-2变动的体对的种植期素引发的LR大反映减低，表示VIK在的种植期素政策调控LR大中起到的关键帮助。 
图2 VIK介导的出现素手机信号环路正面干预LR的大
03、VIK 与ERF13 来物理学交互设计
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、双氧分子荧光相辅相成 （BiFC）和免疫性共析出科学试验（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上下级使用
04、VIK以正反面馈的具体方法政策调控ERF13磷过酸
通过磷碱化蛋白酶组学分析一下，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）。点突变性出现 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以正反两面馈途径磷碱化ERF13的Ser168和Ser172位点
05、VIK介导的磷碱化推进ERF13吸附
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）。通过身体外进行科学实验和人体进行科学实验，发现VIK能够促进ERF13的降解。进一步通过磷酸模拟训练和磷酸灭活突变的体的实验，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。最后亚肿瘤细胞位置定位研究表明，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 介导的磷过酸提速了ERF13挥发
06、VIK 介导的 ERF13 磷碱化调节器 LR 的出现了
论述进1步浅议了VIK房产调控的ERF13吸附在侧根（LR）发育期中的意义。借助特别有差异 转人类基因草本花卉系的LR表型，知道了过抒发ERF13遏加工用了LR的诞生，在vik突变性体中这个遏加工用意义提升，而在过抒发YFP-VIK的历史背景下这个遏加工用意义下降（图6）。不但，特别ERF13的有差异 磷酸性反应仿真和磷酸解离变种体的过抒发草本花卉系，知道了ERF132A-Myc（磷酸解离）的草本花卉系LR诞生更罕见，而ERF132D-Myc（磷酸性反应仿真）的草本花卉系LR诞生略多。某些最终结果认为，VIK介导的ERF13磷酸性反应和吸附带动了LR的诞生。 
图6 VIK介导的ERF13磷酸性反应有利于促进LR的经常出现
07、VIK在侧根发育期中磷碱化并安全LBD18蛋清
经过分折两VIK T-DNA复制转变体（vik-2和vik-3），发现了与野生植物型较之，转变体的侧根（LR）容重、LR原基（LRP）和已阴茎成长發育成熟的LR差异性以减少，需要是vik-2（图7）。相近，过传达VIK的转什么是人类基因根系具体表现出LR容重上升。与此同时，在vik-2转变体环境下传达VIK的转什么是人类基因根系恢愎了LR阴茎成长發育成熟瑕疵。出现素外理实验报告证实，vik-2转变体对出现素诱导性的LR阴茎成长發育成熟的功效减退，证实VIK在出现素调节LR阴茎成长發育成熟中起着重中之重的功效。 
图7 VIK 在LR行成历程中进行磷碱化和增强LBD18蛋清
PART 02 的文章个人心得体会
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。这项研究通过磷过酸淀粉酶质组学分享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介导的衍生素信息调高侧根构成
PART 03 拜谱总结
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，可提供完善成熟的蛋清质组学、修饰语蛋清质组学、细胞代谢组学、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—超标的深度DIA·磷过酸修饰语组，采用创新丰度技术设备+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模板10w+、蕨类植物模板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！
可以参考专著：
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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