Yıllık 700.000 tonun üzerinde bir çıktı ile glifosat dünyada en yaygın kullanılan ve en büyük herbisittir. Yabancı ot direnci ve glifosatın kötüye kullanımından kaynaklanan ekolojik çevre ve insan sağlığına yönelik potansiyel tehditler büyük ilgi görmüştür.
29 Mayıs'ta, Hubei Üniversitesi Yaşam Bilimleri Okulu ve eyalet ve bakanlık departmanları tarafından ortaklaşa kurulan Biyokataliz ve Enzim Mühendisliği Devlet Anahtar Laboratuvarı'ndan Profesör Guo Ruiting'in ekibi, Tehlikeli Maddeler Dergisi'nde ahır otunun ilk analizini analiz eden son araştırma makalesini yayınladı. (Kötü huylu bir pirinç otu) türevi aldo-keto redüktaz AKR4C16 ve AKR4C17, glifosatın bozunma reaksiyon mekanizmasını katalize eder ve moleküler modifikasyon yoluyla AKR4C17 tarafından glifosatın bozunma verimliliğini büyük ölçüde iyileştirir.
Artan glifosat direnci.
1970'lerde piyasaya sürülmesinden bu yana, glifosat tüm dünyada popüler hale geldi ve giderek en ucuz, en yaygın kullanılan ve en üretken geniş spektrumlu herbisit haline geldi. Bitki büyümesi ve metabolizmasında rol oynayan önemli bir enzim olan 5-enolpiruvilşikimat-3-fosfat sentazı (EPSPS) özel olarak inhibe ederek yabani otlar da dahil olmak üzere bitkilerde metabolik bozukluklara neden olur. ve ölüm.
Bu nedenle, glifosat dirençli transgenik bitkilerin yetiştirilmesi ve glifosatın tarlada kullanılması, modern tarımda yabancı ot kontrolünde önemli bir yoldur.
Ancak glifosatın yaygın kullanımı ve kötüye kullanımıyla birlikte onlarca yabani ot yavaş yavaş evrimleşmiş ve yüksek glifosat toleransı geliştirmiştir.
Ayrıca, glifosat dirençli genetiği değiştirilmiş ürünler glifosatı parçalayamıyor, bu da glifosatın ürünlerde birikmesine ve taşınmasına neden oluyor, bu da besin zinciri boyunca kolayca yayılarak insan sağlığını tehlikeye atabiliyor.
Bu nedenle, glifosatı parçalayabilen genlerin keşfedilmesi ve böylece düşük glifosat kalıntılı, yüksek glifosat dirençli transgenik bitkilerin yetiştirilmesi aciliyet taşımaktadır.
Bitki kaynaklı glifosat parçalayıcı enzimlerin kristal yapısının ve katalitik reaksiyon mekanizmasının çözümlenmesi
2019'da, Çinli ve Avustralyalı araştırma ekipleri, glifosat dirençli ahır otundan ilk kez iki glifosat parçalayıcı aldo-keto redüktaz, AKR4C16 ve AKR4C17 tanımladı. Glifosatı toksik olmayan aminometilfosfonik asit ve glioksilik aside parçalamak için NADP+'yi bir kofaktör olarak kullanabilirler.
AKR4C16 ve AKR4C17, bitkilerin doğal evrimiyle üretilen ilk bildirilen glifosat parçalayıcı enzimlerdir. Guo Ruiting'in ekibi, glifosat parçalanmalarının moleküler mekanizmasını daha fazla araştırmak için bu iki enzim ve kofaktör yüksek arasındaki ilişkiyi analiz etmek için X-ışını kristalografisini kullandı. Çözünürlüğün karmaşık yapısı, glifosat, NADP+ ve AKR4C17 üçlü kompleksinin bağlanma modunu ortaya koydu ve AKR4C16 ve AKR4C17 aracılı glifosat parçalanmasının katalitik reaksiyon mekanizmasını önerdi.
AKR4C17/NADP+/glifosat kompleksinin yapısı ve glifosatın bozunma reaksiyon mekanizması.
Moleküler modifikasyon glifosatın bozunma etkinliğini artırıyor.
AKR4C17/NADP+/glifosatın ince üç boyutlu yapısal modelini elde ettikten sonra, Profesör Guo Ruiting'in ekibi, enzim yapı analizi ve rasyonel tasarım yoluyla glifosatın bozunma verimliliğinde %70 artış sağlayan bir mutant protein olan AKR4C17F291D elde etti.
AKR4C17 mutantlarının glifosat parçalayıcı aktivitesinin analizi.
“Çalışmamız, AKR4C16 ve AKR4C17'nin glifosatın bozunmasını katalize eden moleküler mekanizmasını ortaya koyuyor ve bu da glifosatın bozunma verimliliğini artırmak için AKR4C16 ve AKR4C17'nin daha fazla modifiye edilmesi için önemli bir temel oluşturuyor.” Makalenin sorumlu yazarı, Hubei Üniversitesi'nden Doçent Dai Longhai, düşük glifosat kalıntısına sahip yüksek glifosat dirençli transgenik ürünler yetiştirmek ve glifosatı çevrede parçalamak için mikrobiyal mühendislik bakterileri kullanmak için önemli bir araç sağlayan, geliştirilmiş glifosat bozunma verimliliğine sahip bir mutant protein AKR4C17F291D inşa ettiklerini söyledi.
Guo Ruiting'in ekibinin uzun zamandır çevredeki toksik ve zararlı maddelerin biyolojik bozunma enzimleri, terpenoid sentazları ve ilaç hedef proteinlerinin yapı analizi ve mekanizma tartışması üzerine araştırma yaptığı bildirilmektedir. Ekipteki Li Hao, yardımcı araştırmacı Yang Yu ve öğretim görevlisi Hu Yumei makalenin eş-birinci yazarları ve Guo Ruiting ve Dai Longhai eş-yazışma yazarlarıdır.
Gönderi zamanı: 02-Haz-2022