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过酸掩盖组学、LC-MS/MS磷过酸位点浅析技术服务。
英文版副标题：VIK-Mediated Auxin Signaling Regulates Lateral Root Development in Arabidopsis（Advanced Science，IF=14.3，2024.07）
常常大标题：VIK介导的生长素信号调节拟南芥侧根发育
玩家政府部门：山东大学
理论研究村料：拟南芥侧根
拜谱能提供方法：磷碱化突显组学、LC-MS/MS磷碱化位点解析
科研策略：
PART 01 科学研究但是
01、生长期素带动VIK的磷硝化作用以及转录
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 成长素利于VIK的磷硝化作用简述转录
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碱化实验室。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）。
通过酵母粉双混种剖析（Y2H）和烟草叶片中的荧光素酶相互依存影像测试（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）。实时公交按量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 介导的叶绿素警报积极主动宏观调控 LR 成长
根据了解的两个VIK T-DNA插进什么是表观遗传甲基化体（vik-2和vik-3），发现与天然的型相对于，什么是表观遗传甲基化体的LR黏度、LR原基（LRP）和已健康的LR相关系数减小，非常是vik-2（图2）。相左，过成绩VIK的转什么是表观遗传茎秆成绩出LR黏度提高。因此，在vik-2什么是表观遗传甲基化体蓝本下成绩VIK的转什么是表观遗传茎秆恢复原状了LR健康缺陷报告。产生的素净化处理实验所显示，vik-2什么是表观遗传甲基化体对产生的素促进的LR健康反馈减退，显示VIK在产生的素管控LR健康中树立关键因素效用。 
图2 VIK介导的种植素手机信号环路正面调节作用LR的胸部发育
03、VIK 与ERF13 来进行物理学相互
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、双碳原子荧光相辅相成 （BiFC）和免疫系统共积淀实验设计（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互不反应
04、VIK以正反两面馈的策略控制ERF13磷碱化
通过磷碱化血清组学具体分析，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）。点甲基化感觉显著降低了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以双面馈方试磷硝化作用ERF13的Ser168和Ser172位点
05、VIK介导的磷过酸有利于促进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）。通过身体检测和里面检测，发现VIK能够促进ERF13的降解。进一步通过磷酸仿真和磷酸降解基因变异体的实验，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。最后亚内部精确定位分析一下表明，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 介导的磷酸性反应下载加速了ERF13化学降解
06、VIK 介导的 ERF13 磷酸性反应的调节 LR 的产生
研究分析进的一步一起探讨了VIK改善的ERF13挥发在侧根（LR）大中的的功效。能够 更加有差异转遗传基因绿植系的LR表型，说明过表答爱ERF13缓和了LR的显示，在vik变化体中这一缓和的功效增加，而在过表答爱YFP-VIK的背静下这一缓和的功效减小（图6）。凡此种种，更加ERF13的有差异磷硝化作用仿真模拟系统和磷酸解离变种体的过表答爱绿植系，说明ERF132A-Myc（磷酸解离）的绿植系LR显示愈少，而ERF132D-Myc（磷硝化作用仿真模拟系统）的绿植系LR显示略多。哪些报告说明，VIK介导的ERF13磷硝化作用和挥发使得了LR的显示。 
图6 VIK介导的ERF13磷硝化作用提高LR的出现了
07、VIK在侧根大中磷硝化作用并不稳定性LBD18球蛋白
借助研究分析几个VIK T-DNA加上转变体（vik-2和vik-3），发展与野生植物型相较于，转变体的侧根（LR）黏度计算公式、LR原基（LRP）和已发展的LR更为明显极大减少，更是要格外重视是vik-2（图7）。反，过把你想表现出来VIK的转DNA茎秆主要表现出LR黏度计算公式增多。除此之外，在vik-2转变体情况下把你想表现出来VIK的转DNA茎秆复原了LR发展弊病。出现素工作实验所证实，vik-2转变体对出现素诱惑的LR发展表现变弱，证实VIK在出现素改善LR发展中充分发挥关键性目的。 
图7 VIK 在LR建立过程中 中马上磷过酸和安全稳定LBD18蛋白质
PART 02 短文总结ppt
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胆固醇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介导的种植素移动信号调结侧根构成
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含量质组学、装饰蛋清质含量质组学、排泄组学、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—超长广度DIA·磷碱化修饰语组，采用创新聚集方法+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样板10w+、常绿植物样板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！
参考资料资料：
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.
关注新闻媒体号
关心小丽书
