Yli 700 000 tonnin vuosituotantonsa ansiosta glyfosaatti on maailman laajimmin käytetty ja suurin rikkakasvien torjunta-aine.Rikkakasvien kestävyys ja glyfosaatin väärinkäytön aiheuttamat mahdolliset uhat ekologiselle ympäristölle ja ihmisten terveydelle ovat herättäneet suurta huomiota.
Professori Guo Ruitingin tiimi State Key Laboratory of Biocatalysis and Enzyme Engineeringistä, jonka Hubein yliopiston biotieteiden korkeakoulu sekä maakuntien ja ministeriöiden osastot perustivat yhdessä, julkaisi 29. toukokuuta Journal of Hazardous Materials -lehdessä viimeisimmän tutkimuspaperin, jossa analysoitiin ensimmäinen analyysi pihan ruohosta.(Pahanlaatuinen paddy weed) -peräinen aldo-keto-reduktaasi AKR4C16 ja AKR4C17 katalysoivat glyfosaatin hajoamisen reaktiomekanismia ja parantavat huomattavasti glyfosaatin hajoamistehokkuutta AKR4C17:n vaikutuksesta molekyylimuuntelun avulla.
Kasvava glyfosaattiresistenssi.
Siitä lähtien, kun glyfosaatti otettiin käyttöön 1970-luvulla, se on ollut suosittu kaikkialla maailmassa, ja siitä on vähitellen tullut halvin, laajimmin käytetty ja tuottavin laajakirjoinen rikkakasvien torjunta-aine.Se aiheuttaa aineenvaihduntahäiriöitä kasveissa, mukaan lukien rikkakasveissa, inhiboimalla spesifisesti 5-enolipyruvyliskimaatti-3-fosfaattisyntaasia (EPSPS), joka on avainentsyymi, joka osallistuu kasvien kasvuun ja aineenvaihduntaan.ja kuolema.
Siksi glyfosaattiresistenttien siirtogeenisten viljelykasvien jalostus ja glyfosaatin käyttö pellolla on tärkeä tapa torjua rikkaruohoja nykyaikaisessa maataloudessa.
Glyfosaatin laajan käytön ja väärinkäytön myötä kymmenet rikkakasvit ovat kuitenkin vähitellen kehittyneet ja kehittäneet korkean glyfosaatin sietokyvyn.
Lisäksi glyfosaattiresistentit geneettisesti muunnetut viljelykasvit eivät pysty hajottamaan glyfosaattia, mikä johtaa glyfosaatin kerääntymiseen ja siirtymiseen viljelykasveihin, mikä voi helposti levitä ravintoketjun läpi ja vaarantaa ihmisten terveyden.
Siksi on kiireellisesti löydettävä geenejä, jotka voivat hajottaa glyfosaattia, jotta voidaan viljellä hyvin glyfosaattiresistenttejä siirtogeenisiä kasveja, joissa on vähän glyfosaattijäämiä.
Kasviperäisten glyfosaattia hajottavien entsyymien kiderakenteen ja katalyyttisen reaktiomekanismin ratkaiseminen
Vuonna 2019 kiinalaiset ja australialaiset tutkimusryhmät tunnistivat ensimmäistä kertaa glyfosaattia vastustuskykyisestä pihan ruohosta kaksi glyfosaattia hajottavaa aldo-keto-reduktaasia, AKR4C16 ja AKR4C17.He voivat käyttää NADP+:a kofaktorina glyfosaatin hajottamiseen myrkyttömäksi aminometyylifosfonihapoksi ja glyoksyylihapoksi.
AKR4C16 ja AKR4C17 ovat ensimmäiset raportoidut glyfosaattia hajottavat entsyymit, jotka ovat tuottaneet kasvien luonnollisen evoluution.Guo Ruitingin tiimi käytti röntgenkristallografiaa analysoidakseen näiden kahden entsyymin ja korkean kofaktorin välistä suhdetta tutkiakseen edelleen niiden glyfosaatin hajoamisen molekyylimekanismia.Erottelukyvyn monimutkainen rakenne paljasti glyfosaatin, NADP+:n ja AKR4C17:n kolmijakoisen kompleksin sitoutumistavan ja ehdotti AKR4C16:n ja AKR4C17:n välittämän glyfosaatin hajoamisen katalyyttisen reaktiomekanismin.
AKR4C17/NADP+/glyfosaattikompleksin rakenne ja glyfosaatin hajoamisen reaktiomekanismi.
Molekyylimuunnos parantaa glyfosaatin hajoamistehokkuutta.
Saatuaan hienon kolmiulotteisen rakennemallin AKR4C17/NADP+/glyfosaatista, professori Guo Ruitingin tiimi sai edelleen mutanttiproteiinin AKR4C17F291D, jonka glyfosaatin hajoamistehokkuus kasvoi 70 % entsyymirakenneanalyysin ja rationaalisen suunnittelun avulla.
AKR4C17-mutanttien glyfosaattia hajottavan aktiivisuuden analyysi.
"Työmme paljastaa AKR4C16:n ja AKR4C17:n molekyylimekanismin, joka katalysoi glyfosaatin hajoamista, mikä luo tärkeän perustan AKR4C16:n ja AKR4C17:n lisämuokkaukselle niiden glyfosaatin hajoamistehokkuuden parantamiseksi."Paperin vastaava kirjoittaja, apulaisprofessori Dai Longhai Hubein yliopistosta sanoi, että he rakensivat mutanttiproteiinin AKR4C17F291D, jolla on parannettu glyfosaatin hajoamisteho, joka on tärkeä työkalu korkean glyfosaattiresistenttien siirtogeenisten viljelykasvien viljelyyn, jossa on vähän glyfosaattijäämiä ja jossa käytetään vähän glyfosaattijäämiä. hajottaa glyfosaattia ympäristössä.
On raportoitu, että Guo Ruitingin tiimi on pitkään ollut mukana tutkimuksessa biohajoavien entsyymien, terpenoidisyntaasien ja ympäristössä olevien myrkyllisten ja haitallisten aineiden kohdeproteiinien rakenneanalyysistä ja mekanismikeskustelusta.Li Hao, apulaistutkija Yang Yu ja luennoitsija Hu Yumei ryhmässä ovat paperin ensimmäisiä kirjoittajia, ja Guo Ruiting ja Dai Longhai ovat rinnakkaiskirjoittajia.
Postitusaika: 02.06.2022