Բացահայտվել է գլիֆոսատի բույսերի քայքայման մոլեկուլային մեխանիզմը

Ավելի քան 700,000 տոննա տարեկան արտադրանքով գլիֆոսատը ամենաշատ օգտագործվող և ամենամեծ թունաքիմիկատն է աշխարհում:Մեծ ուշադրություն են գրավել մոլախոտերի դիմադրությունը և էկոլոգիական միջավայրին և մարդու առողջությանը սպառնացող պոտենցիալ սպառնալիքները, որոնք առաջացել են գլիֆոսատի չարաշահումից: 

Մայիսի 29-ին պրոֆեսոր Գուո Ռութինգի թիմը կենսակատալիզի և ֆերմենտային ճարտարագիտության պետական ​​առանցքային լաբորատորիայից, որը համատեղ ստեղծվել է Հուբեյի համալսարանի կյանքի գիտությունների դպրոցի և նահանգային և նախարարական բաժանմունքների կողմից, հրապարակել է վերջին հետազոտական ​​աշխատանքը Վտանգավոր նյութերի ամսագրում, որը վերլուծում է. գոմի խոտի առաջին վերլուծությունը:(Չարորակ բրինձ մոլախոտ) ստացված ալդո-կետո ռեդուկտազը AKR4C16 և AKR4C17 կատալիզացնում են գլիֆոսատի քայքայման ռեակցիայի մեխանիզմը և մեծապես բարելավում են գլիֆոսատի քայքայման արդյունավետությունը AKR4C17-ով մոլեկուլային փոփոխության միջոցով:

Գլիֆոսատի դիմադրության աճ:

1970-ականներին իր ներդրումից ի վեր, գլիֆոսատը տարածված է եղել ամբողջ աշխարհում և աստիճանաբար դարձել է ամենաէժան, ամենալայն օգտագործվող և ամենաարդյունավետ լայն սպեկտրի թունաքիմիկատը:Այն առաջացնում է մետաբոլիկ խանգարումներ բույսերում, ներառյալ մոլախոտերը, հատուկ արգելակելով 5-էնոլպիրուվիլշիկիմատ-3-ֆոսֆատ սինթազը (EPSPS), որը բույսերի աճի և նյութափոխանակության մեջ ներգրավված հիմնական ֆերմենտ է:և մահ.

Հետևաբար, գլիֆոսատին դիմացկուն տրանսգենային մշակաբույսերի բուծումը և դաշտում գլիֆոսատի օգտագործումը ժամանակակից գյուղատնտեսության մեջ մոլախոտերի դեմ պայքարի կարևոր միջոց է: 

Այնուամենայնիվ, գլիֆոսատի համատարած օգտագործման և չարաշահման հետ մեկտեղ տասնյակ մոլախոտեր աստիճանաբար զարգացել են և զարգացրել գլիֆոսատի բարձր հանդուրժողականություն:

Բացի այդ, գենետիկորեն ձևափոխված գլիֆոսատին դիմացկուն մշակաբույսերը չեն կարող քայքայել գլիֆոսատը, ինչը հանգեցնում է մշակաբույսերի մեջ գլիֆոսատի կուտակմանը և տեղափոխմանը, որը հեշտությամբ կարող է տարածվել սննդի շղթայում և վտանգել մարդու առողջությունը: 

Հետևաբար, հրատապ է հայտնաբերել գեներ, որոնք կարող են քայքայել գլիֆոսատը, որպեսզի աճեցվեն բարձր գլիֆոսատ-դիմացկուն տրանսգենային մշակաբույսեր՝ ցածր գլիֆոսատի մնացորդներով:

Բուսական ծագում ունեցող գլիֆոսատ քայքայող ֆերմենտների բյուրեղային կառուցվածքի և կատալիտիկ ռեակցիայի մեխանիզմի լուծում

2019 թվականին չինական և ավստրալական հետազոտական ​​թիմերը հայտնաբերեցին երկու գլիֆոսատ քայքայող ալդո-կետո ռեդուկտազներ՝ AKR4C16 և AKR4C17, առաջին անգամ գլիֆոսատին դիմացկուն գոմի խոտից:Նրանք կարող են օգտագործել NADP+-ը որպես կոֆակտոր՝ գլիֆոսատը վերածելու ոչ թունավոր ամինոմեթիլֆոսֆոնաթթվի և գլիօքսիլաթթվի:

AKR4C16-ը և AKR4C17-ը գլիֆոսատը քայքայող առաջին ֆերմենտներն են, որոնք արտադրվել են բույսերի բնական էվոլյուցիայի արդյունքում:Գլիֆոսատի դրանց քայքայման մոլեկուլային մեխանիզմը հետագայում ուսումնասիրելու համար Գուո Ռյութինգի թիմը օգտագործեց ռենտգենյան բյուրեղագրություն՝ վերլուծելու այս երկու ֆերմենտների և կոֆակտորային բարձրության միջև կապը:Բանաձևի բարդ կառուցվածքը բացահայտեց գլիֆոսատի, NADP+ և AKR4C17 եռակի համալիրի կապակցման եղանակը և առաջարկեց AKR4C16 և AKR4C17 միջնորդավորված գլիֆոսատի քայքայման կատալիտիկ ռեակցիայի մեխանիզմը:

AKR4C17/NADP+/գլիֆոսատ համալիրի կառուցվածքը և գլիֆոսատի քայքայման ռեակցիայի մեխանիզմը:

Մոլեկուլային մոդիֆիկացիան բարելավում է գլիֆոսատի քայքայման արդյունավետությունը:

AKR4C17/NADP+/գլիֆոսատի նուրբ եռաչափ կառուցվածքային մոդելը ձեռք բերելուց հետո պրոֆեսոր Գուո Ռյութինգի թիմը հետագայում ստացավ մուտանտ սպիտակուց AKR4C17F291D՝ գլիֆոսատի քայքայման արդյունավետության 70% աճով՝ ֆերմենտային կառուցվածքի նախագծման և ռացիոնալ վերլուծության միջոցով:

AKR4C17 մուտանտների գլիֆոսատ քայքայող ակտիվության վերլուծություն:

«Մեր աշխատանքը բացահայտում է AKR4C16-ի և AKR4C17-ի մոլեկուլային մեխանիզմը, որը կատալիզացնում է գլիֆոսատի քայքայումը, ինչը կարևոր հիմք է դնում AKR4C16-ի և AKR4C17-ի հետագա փոփոխության համար՝ բարելավելու գլիֆոսատի քայքայման արդյունավետությունը»:Թղթի թղթակից հեղինակ, Հուբեյի համալսարանի դոցենտ Դայ Լոնգհայը ասաց, որ իրենք կառուցել են մուտանտ սպիտակուց՝ AKR4C17F291D՝ բարելավված գլիֆոսատի քայքայման արդյունավետությամբ, որը կարևոր գործիք է տալիս բարձր գլիֆոսատին դիմացկուն տրանսգենային մշակաբույսերի մշակման համար՝ օգտագործելով ցածր գլիֆոսատի շարժիչային բակտերիաներ և ռեֆորմիկ միկրոբակտերիաներ օգտագործելով: քայքայել գլիֆոսատը շրջակա միջավայրում:

Հաղորդվում է, որ Guo Ruiting-ի թիմը երկար ժամանակ զբաղվել է շրջակա միջավայրում թունավոր և վնասակար նյութերի կենսաքայքայման ֆերմենտների, տերպենոիդ սինթազների և թմրամիջոցների թիրախային սպիտակուցների կառուցվածքի վերլուծության և մեխանիզմների քննարկմամբ:Լի Հաոն, ասոցիացված հետազոտող Յան Յուն և թիմի դասախոս Հու Յումեյը աշխատության համահեղինակներն են, իսկ Գուո Ռութինգը և Դաի Լոնգհայը համահեղինակներ են: