Kun jara produktado de pli ol 700 000 tunoj, glifosato estas la plej vaste uzata kaj plej granda herbicido en la mondo. Fiherborezisto kaj eblaj minacoj al la ekologia medio kaj homa sano kaŭzitaj de la misuzo de glifosato altiris grandan atenton.
La 29-an de majo, la teamo de Profesoro Guo Ruiting el la Ŝtata Ŝlosila Laboratorio pri Biokatalizo kaj Enzima Inĝenierarto, komune establita de la Lernejo pri Vivsciencoj de la Universitato Hubei kaj la provincaj kaj ministeriaj departementoj, publikigis la plej novan esplorartikolon en la Revuo pri Danĝeraj Materialoj, analizante la unuan analizon de korta herbo. La aldo-ketoreduktazoj AKR4C16 kaj AKR4C17 derivitaj de (maligna rizoherbo) katalizas la reakcian mekanismon de glifosata degradiĝo, kaj multe plibonigas la degradigan efikecon de glifosato fare de AKR4C17 per molekula modifo.
Kreskanta glifosata rezisto.
Ekde sia enkonduko en la 1970-aj jaroj, glifosato estas populara tra la tuta mondo, kaj iom post iom fariĝis la plej malmultekosta, plej vaste uzata kaj plej produktiva larĝspektra herbicido. Ĝi kaŭzas metabolajn perturbojn en plantoj, inkluzive de fiherboj, per specife inhibado de 5-enolpiruvilŝikimato-3-fosfata sintazo (EPSPS), ŝlosila enzimo implikita en plantkresko kaj metabolo, kaj morto.
Tial, bredado de glifosat-rezistemaj transgenaj kultivaĵoj kaj uzado de glifosato en la kampo estas grava maniero kontroli fiherbojn en moderna agrikulturo.
Tamen, kun la ĝeneraligita uzo kaj misuzo de glifosato, dekoj da fiherboj iom post iom evoluis kaj evoluigis altan glifosatan toleremon.
Krome, glifosat-rezistemaj genetike modifitaj kultivaĵoj ne povas malkomponi glifosaton, rezultante en la amasiĝo kaj translokigo de glifosato en kultivaĵojn, kiu povas facile disvastiĝi tra la nutroĉeno kaj endanĝerigi homan sanon.
Tial, estas urĝe malkovri genojn, kiuj povas degradi glifosaton, por kultivi alt-glifosat-rezistemajn transgenajn kultivaĵojn kun malaltaj glifosataj restaĵoj.
Solvante la kristalstrukturon kaj katalizan reakcian mekanismon de plant-derivitaj glifosat-degradantaj enzimoj
En 2019, ĉinaj kaj aŭstraliaj esplorteamoj identigis du glifosat-degradantajn aldo-keto-reduktazojn, AKR4C16 kaj AKR4C17, por la unua fojo el glifosat-rezistema kortoherbo. Ili povas uzi NADP+ kiel kofaktoron por degradi glifosaton al netoksa aminometilfosfonata acido kaj glioksilata acido.
AKR4C16 kaj AKR4C17 estas la unuaj raportitaj glifosato-degradantaj enzimoj produktitaj per natura evoluo de plantoj. Por plue esplori la molekulan mekanismon de ilia degradiĝo de glifosato, la teamo de Guo Ruiting uzis rentgen-kristalografion por analizi la rilaton inter ĉi tiuj du enzimoj kaj la alta kofaktoro. La kompleksa strukturo de la rezolucio rivelis la ligmanieron de la ternara komplekso de glifosato, NADP+ kaj AKR4C17, kaj proponis la katalizan reakcian mekanismon de AKR4C16 kaj AKR4C17-mediaciita glifosato-degradiĝo.
Strukturo de AKR4C17/NADP+/glifosata komplekso kaj reakcia mekanismo de glifosata degenero.
Molekula modifo plibonigas la malkomponan efikecon de glifosato.
Post akiro de la fajna tridimensia struktura modelo de AKR4C17/NADP+/glifosato, la teamo de Profesoro Guo Ruiting plue akiris mutacian proteinon AKR4C17F291D kun 70%-a pliiĝo en la degradiĝa efikeco de glifosato per enzima strukturanalizo kaj racia dizajno.
Analizo de glifosat-degradanta aktiveco de AKR4C17-mutantoj.
“Nia laboro malkaŝas la molekulan mekanismon de AKR4C16 kaj AKR4C17, kiuj katalizas la degradiĝon de glifosato, kio metas gravan fundamenton por plia modifo de AKR4C16 kaj AKR4C17 por plibonigi ilian degradiĝan efikecon de glifosato.” La koresponda aŭtoro de la artikolo, Lektoro Dai Longhai de la Universitato de Hubei, diris, ke ili konstruis mutacian proteinon AKR4C17F291D kun plibonigita glifosata degradiĝa efikeco, kiu provizas gravan ilon por kultivi alt-glifosat-rezistemajn transgenajn kultivaĵojn kun malaltaj glifosataj restaĵoj kaj uzi mikrobajn inĝenierajn bakteriojn por degradi glifosaton en la medio.
Estas raportite, ke la teamo de Guo Ruiting delonge okupiĝas pri esplorado pri la strukturanalizo kaj diskuto pri la mekanismoj de biodegradaj enzimoj, terpenoidaj sintazoj, kaj drogcelaj proteinoj de toksaj kaj damaĝaj substancoj en la medio. Li Hao, asociita esploristo Yang Yu kaj preleganto Hu Yumei en la teamo estas la kun-unuaj aŭtoroj de la artikolo, kaj Guo Ruiting kaj Dai Longhai estas la kun-korespondaj aŭtoroj.
Afiŝtempo: 2-a de junio 2022