Ar gada produkciju vairāk nekā 700 000 tonnu glifosāts ir pasaulē visplašāk izmantotais un lielākais herbicīds.Lielu uzmanību ir piesaistījusi nezāļu izturība un iespējamie draudi ekoloģiskajai videi un cilvēku veselībai, ko izraisa glifosāta ļaunprātīga izmantošana.
29. maijā profesora Guo Ruitinga komanda no Valsts galvenās biokatalīzes un enzīmu inženierijas laboratorijas, ko kopīgi izveidoja Hubei universitātes Dzīvības zinātņu skola un provinču un ministriju departamenti, publicēja jaunāko pētniecisko rakstu žurnālā Journal of Hazardous Materials, analizējot pirmā kūts zāles analīze.(Ļaundabīga nezāle) iegūtā aldo-keto reduktāze AKR4C16 un AKR4C17 katalizē glifosāta sadalīšanās reakcijas mehānismu un ievērojami uzlabo glifosāta noārdīšanās efektivitāti ar AKR4C17, izmantojot molekulārās modifikācijas.
Pieaug glifosāta rezistence.
Kopš ieviešanas 20. gadsimta 70. gados glifosāts ir bijis populārs visā pasaulē un pamazām kļuvis par lētāko, visplašāk lietoto un produktīvāko plaša spektra herbicīdu.Tas izraisa vielmaiņas traucējumus augos, tostarp nezālēs, īpaši inhibējot 5-enolpiruvilšikimāta-3-fosfāta sintāzi (EPSPS), kas ir galvenais enzīms, kas iesaistīts augu augšanā un metabolismā.un nāvi.
Tāpēc pret glifosātu izturīgu transgēnu kultūru audzēšana un glifosāta izmantošana uz lauka ir svarīgs nezāļu apkarošanas veids mūsdienu lauksaimniecībā.
Tomēr, plaši izmantojot un ļaunprātīgi izmantojot glifosātu, desmitiem nezāļu ir pakāpeniski attīstījušās un attīstījušas augstu glifosāta toleranci.
Turklāt pret glifosātu izturīgi ģenētiski modificētie kultūraugi nevar noārdīt glifosātu, kā rezultātā kultūraugos uzkrājas un pāriet glifosāts, kas var viegli izplatīties pa barības ķēdi un apdraudēt cilvēku veselību.
Tāpēc ir steidzami jāatklāj gēni, kas var noārdīt glifosātu, lai kultivētu pret glifosātu izturīgus transgēnus kultūraugus ar zemām glifosāta atliekām.
Augu izcelsmes glifosātu noārdošo enzīmu kristāliskās struktūras un katalītiskās reakcijas mehānisma atrisināšana
2019. gadā Ķīnas un Austrālijas pētnieku grupas pirmo reizi identificēja divas glifosātu noārdošās aldo-keto reduktāzes — AKR4C16 un AKR4C17 no glifosātu izturīgas kūts zāles.Viņi var izmantot NADP+ kā kofaktoru, lai glifosātu noārdītu par netoksisku aminometilfosfonskābi un glioksilskābi.
AKR4C16 un AKR4C17 ir pirmie ziņotie glifosātu noārdošie enzīmi, ko ražo augu dabiskā evolūcija.Lai turpinātu pētīt glifosāta sadalīšanās molekulāro mehānismu, Guo Ruiting komanda izmantoja rentgenstaru kristalogrāfiju, lai analizētu saistību starp šiem diviem fermentiem un augstu kofaktoru.Izšķirtspējas sarežģītā struktūra atklāja glifosāta, NADP+ un AKR4C17 trīskāršā kompleksa saistīšanās režīmu un ierosināja AKR4C16 un AKR4C17 mediētās glifosāta sadalīšanās katalītisko reakcijas mehānismu.
AKR4C17/NADP+/glifosāta kompleksa struktūra un glifosāta degradācijas reakcijas mehānisms.
Molekulārā modifikācija uzlabo glifosāta noārdīšanās efektivitāti.
Pēc AKR4C17/NADP+/glifosāta smalkā trīsdimensiju strukturālā modeļa iegūšanas profesora Guo Ruitinga komanda ieguva mutantu proteīnu AKR4C17F291D ar 70% palielinājumu glifosāta sadalīšanās efektivitātei, izmantojot enzīmu struktūras analīzi un racionālu dizainu.
AKR4C17 mutantu glifosātu noārdošās aktivitātes analīze.
"Mūsu darbs atklāj AKR4C16 un AKR4C17 molekulāro mehānismu, kas katalizē glifosāta noārdīšanos, kas ir svarīgs pamats turpmākai AKR4C16 un AKR4C17 modifikācijai, lai uzlabotu to glifosāta sadalīšanās efektivitāti."Raksta atbilstošais autors, asociētais profesors Dai Longhai no Hubei universitātes teica, ka viņi ir izveidojuši mutantu proteīnu AKR4C17F291D ar uzlabotu glifosāta noārdīšanās efektivitāti, kas ir svarīgs instruments, lai kultivētu augstas glifosātu izturīgas transgēnās baktērijas ar zemu glifosāta atlieku daudzumu un izmantotu mikrobu atlieku daudzumu. noārda glifosātu vidē.
Tiek ziņots, ka Guo Ruiting komanda jau sen ir iesaistījusies pētījumos par bioloģiskās noārdīšanās enzīmu, terpenoīdu sintāžu un toksisko un kaitīgo vielu mērķa proteīnu struktūras analīzi un mehānismu apspriešanu vidē.Li Hao, asociētais pētnieks Yang Yu un pasniedzējs Hu Yumei komandā ir darba pirmie autori, un Guo Ruiting un Dai Longhai ir līdzautori.
Izlikšanas laiks: jūnijs 02-2022