Sa taunang output na higit sa 700,000 tonelada, ang glyphosate ang pinakamalawak na ginagamit at pinakamalaking herbicide sa mundo.Ang paglaban sa damo at mga potensyal na banta sa ekolohikal na kapaligiran at kalusugan ng tao na dulot ng pang-aabuso ng glyphosate ay nakakuha ng malaking pansin.
Noong ika-29 ng Mayo, ang koponan ni Propesor Guo Ruiting mula sa State Key Laboratory of Biocatalysis and Enzyme Engineering, na magkakasamang itinatag ng School of Life Sciences ng Hubei University at ng mga provincial at ministerial na departamento, ay naglathala ng pinakabagong research paper sa Journal of Hazardous Materials, na nagsusuri ang unang pagsusuri ng barnyard grass.(Isang malignant na paddy weed) na nagmula sa aldo-keto reductase na AKR4C16 at AKR4C17 ay nagpapagana sa mekanismo ng reaksyon ng pagkasira ng glyphosate, at lubos na nagpapabuti sa kahusayan ng pagkasira ng glyphosate ng AKR4C17 sa pamamagitan ng molecular modification.
Lumalagong glyphosate resistance.
Mula nang ipakilala ito noong 1970s, ang glyphosate ay naging tanyag sa buong mundo, at unti-unting naging pinakamurang, pinakamalawak na ginagamit at pinakaproduktibong malawak na spectrum na herbicide.Nagdudulot ito ng mga metabolic disorder sa mga halaman, kabilang ang mga damo, sa pamamagitan ng partikular na pagpigil sa 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS), isang pangunahing enzyme na kasangkot sa paglago at metabolismo ng halaman.at kamatayan.
Samakatuwid, ang pagpaparami ng mga transgenic na pananim na lumalaban sa glyphosate at paggamit ng glyphosate sa bukid ay isang mahalagang paraan upang makontrol ang mga damo sa modernong agrikultura.
Gayunpaman, sa malawakang paggamit at pang-aabuso ng glyphosate, dose-dosenang mga damo ang unti-unting umunlad at nakabuo ng mataas na glyphosate tolerance.
Bilang karagdagan, ang mga pananim na binago ng genetically na lumalaban sa glyphosate ay hindi maaaring mabulok ang glyphosate, na nagreresulta sa akumulasyon at paglipat ng glyphosate sa mga pananim, na madaling kumalat sa food chain at mapanganib ang kalusugan ng tao.
Samakatuwid, ito ay kagyat na tumuklas ng mga gene na maaaring magpababa ng glyphosate, upang linangin ang mataas na glyphosate-resistant na transgenic na pananim na may mababang glyphosate residues.
Paglutas ng istraktura ng kristal at mekanismo ng reaksyon ng catalytic ng mga enzyme na nagmula sa glyphosate-degrading na mga enzyme
Noong 2019, tinukoy ng mga research team ng Chinese at Australian ang dalawang glyphosate-degrading aldo-keto reductases, AKR4C16 at AKR4C17, sa unang pagkakataon mula sa glyphosate-resistant barnyard grass.Maaari nilang gamitin ang NADP+ bilang isang cofactor upang pababain ang glyphosate sa hindi nakakalason na aminomethylphosphonic acid at glyoxylic acid.
Ang AKR4C16 at AKR4C17 ay ang unang naiulat na glyphosate-degrading enzymes na ginawa ng natural na ebolusyon ng mga halaman.Upang higit pang tuklasin ang molekular na mekanismo ng kanilang pagkasira ng glyphosate, ginamit ng koponan ni Guo Ruiting ang X-ray crystallography upang pag-aralan ang kaugnayan sa pagitan ng dalawang enzyme na ito at mataas na cofactor.Ang kumplikadong istraktura ng resolusyon ay nagsiwalat ng binding mode ng ternary complex ng glyphosate, NADP+ at AKR4C17, at iminungkahi ang catalytic reaction mechanism ng AKR4C16 at AKR4C17-mediated glyphosate degradation.
Istraktura ng AKR4C17/NADP+/glyphosate complex at mekanismo ng reaksyon ng pagkasira ng glyphosate.
Ang pagbabago sa molekular ay nagpapabuti sa kahusayan ng pagkasira ng glyphosate.
Matapos makuha ang magandang three-dimensional na structural model ng AKR4C17/NADP+/glyphosate, nakuha pa ng team ni Propesor Guo Ruiting ang isang mutant protein na AKR4C17F291D na may 70% na pagtaas sa degradation efficiency ng glyphosate sa pamamagitan ng enzyme structure analysis at rational na disenyo.
Pagsusuri ng glyphosate-degrading na aktibidad ng AKR4C17 mutants.
"Ipinapakita ng aming trabaho ang molekular na mekanismo ng AKR4C16 at AKR4C17 na nagpapangyari sa pagkasira ng glyphosate, na naglalagay ng mahalagang pundasyon para sa karagdagang pagbabago ng AKR4C16 at AKR4C17 upang mapabuti ang kanilang kahusayan sa pagkasira ng glyphosate."Ang kaukulang may-akda ng papel, Associate Professor Dai Longhai ng Hubei University ay nagsabi na gumawa sila ng mutant protein AKR4C17F291D na may pinahusay na glyphosate degradation efficiency, na nagbibigay ng mahalagang tool para sa paglilinang ng mataas na glyphosate-resistant transgenic crops na may mababang glyphosate residues at paggamit ng microbial engineering bacteria upang pababain ang glyphosate sa kapaligiran.
Iniulat na ang koponan ni Guo Ruiting ay matagal nang nakikibahagi sa pagsasaliksik sa pagsusuri ng istraktura at pagtalakay ng mekanismo ng mga biodegradation enzymes, terpenoid synthases, at mga target na protina ng droga ng mga nakakalason at nakakapinsalang sangkap sa kapaligiran.Si Li Hao, ang kasamang mananaliksik na si Yang Yu at ang lecturer na si Hu Yumei sa koponan ay ang mga co-first author ng papel, at sina Guo Ruiting at Dai Longhai ang mga co-corresponding author.
Oras ng post: Hun-02-2022