Yıllık üretimi 700.000 tonun üzerinde olan glifosat, dünyada en yaygın kullanılan ve en büyük herbisittir.Yabancı ot direnci ve glifosatın kötüye kullanılmasının ekolojik çevreye ve insan sağlığına yönelik potansiyel tehditleri büyük ilgi gördü.
29 Mayıs'ta, Hubei Üniversitesi Yaşam Bilimleri Fakültesi ile eyalet ve bakanlık departmanları tarafından ortaklaşa kurulan Devlet Anahtar Biyokataliz ve Enzim Mühendisliği Laboratuvarı'ndan Profesör Guo Ruiting'in ekibi, Journal of Hazardous Materials'da analiz eden en son araştırma makalesini yayınladı. ahır çimlerinin ilk analizi.(Kötü huylu bir çeltik otu) türevi aldo-keto redüktaz AKR4C16 ve AKR4C17, glifosat bozunmasının reaksiyon mekanizmasını katalize eder ve moleküler modifikasyon yoluyla AKR4C17 tarafından glifosatın bozunma verimliliğini büyük ölçüde artırır.
Glifosat direnci artıyor.
Glifosat, 1970'lerde piyasaya sürülmesinden bu yana tüm dünyada popüler olmuş ve giderek en ucuz, en yaygın kullanılan ve en verimli geniş spektrumlu herbisit haline gelmiştir.Bitki büyümesi ve metabolizmasında rol oynayan anahtar bir enzim olan 5-enolpiruvilşikimat-3-fosfat sentazı (EPSPS) spesifik olarak inhibe ederek, yabani otlar da dahil olmak üzere bitkilerde metabolik bozukluklara neden olur.ve ölüm.
Bu nedenle, glifosata dirençli transgenik mahsullerin yetiştirilmesi ve glifosatın tarlada kullanılması, modern tarımda yabani otları kontrol etmenin önemli bir yoludur.
Ancak glifosatın yaygınlaşması ve kötüye kullanılmasıyla birlikte onlarca yabani ot yavaş yavaş evrimleşerek yüksek glifosat toleransı geliştirdi.
Ayrıca glifosata dirençli genetiği değiştirilmiş mahsuller glifosatı ayrıştıramaz, bu da glifosatın mahsullerde birikmesine ve taşınmasına neden olur, bu da besin zinciri boyunca kolayca yayılıp insan sağlığını tehlikeye atabilir.
Bu nedenle, düşük glifosat kalıntılarına sahip, yüksek glifosata dirençli transgenik mahsuller yetiştirmek için glifosatı parçalayabilen genlerin keşfedilmesi acildir.
Bitki kaynaklı glifosatı parçalayan enzimlerin kristal yapısını ve katalitik reaksiyon mekanizmasını çözmek
2019'da Çinli ve Avustralyalı araştırma ekipleri, ilk kez glifosata dirençli çiftlik otlarından iki glifosatı parçalayan aldo-keto redüktazı, AKR4C16 ve AKR4C17'yi tanımladı.Glifosatı toksik olmayan aminometilfosfonik asit ve glioksilik asite indirgemek için NADP+'yı kofaktör olarak kullanabilirler.
AKR4C16 ve AKR4C17, bitkilerin doğal evrimi yoluyla üretilen, bildirilen ilk glifosat parçalayıcı enzimlerdir.Guo Ruiting'in ekibi, glifosatın parçalanmasının moleküler mekanizmasını daha fazla araştırmak amacıyla, bu iki enzim ile yüksek kofaktör arasındaki ilişkiyi analiz etmek için X-ışını kristalografisini kullandı.Çözünürlüğün karmaşık yapısı, üçlü glifosat kompleksi olan NADP+ ve AKR4C17'nin bağlanma modunu ortaya çıkardı ve AKR4C16 ve AKR4C17 aracılı glifosat bozunmasının katalitik reaksiyon mekanizmasını önerdi.
AKR4C17/NADP+/glifosat kompleksinin yapısı ve glifosat bozulmasının reaksiyon mekanizması.
Moleküler modifikasyon, glifosatın bozunma verimliliğini artırır.
Profesör Guo Ruiting'in ekibi, AKR4C17/NADP+/glifosatın ince üç boyutlu yapısal modelini elde ettikten sonra, enzim yapısı analizi ve rasyonel tasarım yoluyla glifosatın parçalanma verimliliğinde %70 artışa sahip bir mutant protein AKR4C17F291D elde etti.
AKR4C17 mutantlarının glifosatı parçalayıcı aktivitesinin analizi.
"Çalışmamız, AKR4C16 ve AKR4C17'nin glifosatın bozunmasını katalize eden moleküler mekanizmasını ortaya koyuyor; bu, AKR4C16 ve AKR4C17'nin glifosatın bozunma verimliliğini artırmak amacıyla daha fazla modifikasyonu için önemli bir temel oluşturuyor."Makalenin ilgili yazarı, Hubei Üniversitesi'nden Doçent Dai Longhai, düşük glifosat kalıntılarına sahip yüksek glifosata dirençli transgenik mahsullerin yetiştirilmesi ve mikrobiyal mühendislik bakterilerinin kullanılması için önemli bir araç sağlayan, geliştirilmiş glifosat bozunma verimliliğine sahip bir mutant protein AKR4C17F291D inşa ettiklerini söyledi. ortamdaki glifosatı bozar.
Guo Ruiting'in ekibinin uzun süredir biyodegradasyon enzimleri, terpenoid sentezler ve çevredeki toksik ve zararlı maddelerin ilaç hedef proteinlerinin yapı analizi ve mekanizma tartışması üzerine araştırmalarla meşgul olduğu bildirildi.Ekipteki yardımcı araştırmacı Yang Yu ve öğretim görevlisi Hu Yumei Li Hao, makalenin ilk yazarları ve Guo Ruiting ve Dai Longhai ise ortak yazarlardır.
Gönderim zamanı: Haz-02-2022