400-820-8531
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硝化作用体现组学、LC-MS/MS磷硝化作用位点解析技术服务。
英文音标宝贝标题：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
繁体中文副标题：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
雇主工作单位：山东大学
研究方案相关材料：拟南芥侧根
拜谱供应技术应用：磷硝化作用绘制组学、LC-MS/MS磷硝化作用位点讲解
学习思维：
PART 01 的研究的结果
01、发芽素推动VIK的磷过酸还有其转录
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蛋白酶质混合物析，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 植物生长素带动VIK的磷碱化极其转录
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硝化作用实验室。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）。
通过发酵粉双改良品种阐述（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶互替成相实验设计（LCI）证实了VIK与TMK1之间存在直接相互作用，并且身体外磷过酸实验表明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）。随时降钙素原检测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 介导的叶绿素移动信号积极行动改善 LR 发育期
依据介绍两根VIK T-DNA放进去变化的的体（vik-2和vik-3），取决于与也是型相较于，变化的的体的LR孔隙率、LR原基（LRP）和已胸部健康成长的LR有效提高，特别是vik-2（图2）。反，过描述VIK的转表观遗传根系表演出LR孔隙率上升。最后，在vik-2变化的的体蓝本下描述VIK的转表观遗传根系恢愎了LR胸部健康成长一些缺陷。成长素处置调查取决于，vik-2变化的的体对成长素诱骗的LR胸部健康成长表现降低，取决于VIK在成长素干预LR胸部健康成长中起着核心用途。 
图2 VIK介导的生長素网络信号通道正向着调空LR的发育成熟
03、VIK 与ERF13 通过物理学信息交互
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、双原子核荧光互补性 （BiFC）和免疫系统共积淀实验所（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互不做用
04、VIK以正反面馈的策略控制ERF13磷硝化作用
通过磷过酸淀粉酶组学解析，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）。点突变率得知显著降低了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以正反两面馈方法磷硝化作用ERF13的Ser168和Ser172位点
05、VIK介导的磷过酸增进ERF13可降解
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）。通过休外进行实验设计和肚子里进行实验设计，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率体的实验，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。最后亚细胞膜定位手机数据分析表明，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 介导的磷酸性反应变快了ERF13降解塑料
06、VIK 介导的 ERF13 磷酸性反应调理 LR 的存在
研发进的一步研究方案了VIK房产调控的ERF13溶解在侧根（LR）发展中的功用。可以通过相比各个转表观遗传动仿真树木系的LR表型，察觉过传达方式ERF13能够压制了LR的造成了，在vik突变性体中在种能够压制功用明显增强，而在过传达方式YFP-VIK的原型下在种能够压制功用减退（图6）。凡此种种，相比ERF13的各个磷硝化作用仿真和磷酸灭活进化体的过传达方式动仿真树木系，察觉ERF132A-Myc（磷酸灭活）的动仿真树木系LR造成了愈少，而ERF132D-Myc（磷硝化作用仿真）的动仿真树木系LR造成了略多。他们数据意味着，VIK介导的ERF13磷硝化作用和溶解促使了LR的造成了。 
图6 VIK介导的ERF13磷硝化作用推进LR的存在
07、VIK在侧根健康中磷碱化并安稳LBD18淀粉酶
利用研究几个VIK T-DNA嵌入突然变化体（vik-2和vik-3），显示与纯天然型相比较，突然变化体的侧根（LR）规格、LR原基（LRP）和已胸部健康骨骼生长的LR偏态少，尤为是vik-2（图7）。相对，过抒发VIK的转dna茎叶具体表现出LR规格加入。显然，在vik-2突然变化体原型下抒发VIK的转dna茎叶恢愎了LR胸部健康骨骼生长缺陷报告。产生素加工处理实验报告显示，vik-2突然变化体对产生素促进的LR胸部健康骨骼生长反應降低，显示VIK在产生素自我调节LR胸部健康骨骼生长中发挥影响要点影响。 
图7 VIK 在LR变成时候中真接磷酸性反应和保持稳定LBD18球蛋白
PART 02 小文章个人心得体会
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。这项研究通过磷碱化高蛋白质组学分折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介导的发展素数据调理侧根形成了
PART 03 拜谱工作小结
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、突显蛋清质组学、新陈代谢组学、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—高广度DIA·磷过酸装饰组，采用创新生物富集技術+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模本10w+、花草模本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！
参考选取文章：
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.
观注政府订阅号
青睐点点书
