Са годишњом производњом од преко 700.000 тона, глифосат је најраспрострањенији и највећи хербицид на свету.Отпорност на коров и потенцијалне опасности по еколошку средину и здравље људи изазване злоупотребом глифосата привукле су велику пажњу.
Тим професора Гуо Руитинга из Државне кључне лабораторије за биокатализу и ензимско инжењерство, коју су заједнички основали Школа природних наука Универзитета Хубеи и провинцијска и министарска одељења, 29. маја, објавио је најновији истраживачки рад у часопису Јоурнал оф Хазардоус Материалс, анализирајући прва анализа траве у дворишту.Алдо-кето редуктаза АКР4Ц16 и АКР4Ц17 изведена из (злоћудне ризле) катализују реакциони механизам деградације глифосата и значајно побољшавају ефикасност разградње глифосата помоћу АКР4Ц17 путем молекуларне модификације.
Растућа отпорност на глифосат.
Од свог увођења 1970-их, глифосат је био популаран широм света, и постепено је постао најјефтинији, најчешће коришћени и најпродуктивнији хербицид широког спектра.Он изазива метаболичке поремећаје у биљкама, укључујући коров, специфично инхибирајући 5-енолпирувилшикимат-3-фосфат синтазу (ЕПСПС), кључни ензим укључен у раст и метаболизам биљака.и смрт.
Стога је оплемењивање трансгених усева отпорних на глифосат и коришћење глифосата у пољу важан начин сузбијања корова у савременој пољопривреди.
Међутим, са широко распрострањеном употребом и злоупотребом глифосата, десетине корова су постепено еволуирале и развиле високу толеранцију на глифосат.
Поред тога, генетски модификовани усеви отпорни на глифосат не могу да разграђују глифосат, што доводи до акумулације и преноса глифосата у усеву, који се лако може ширити кроз ланац исхране и угрозити здравље људи.
Због тога је хитно потребно открити гене који могу да разграђују глифосат, како би се култивисали трансгени усеви са високом отпорношћу на глифосат са ниским остацима глифосата.
Решавање кристалне структуре и механизма каталитичке реакције ензима биљног порекла који разграђују глифосат
Године 2019., кинески и аустралијски истраживачки тимови су по први пут идентификовали две алдо-кето редуктазе које разграђују глифосат, АКР4Ц16 и АКР4Ц17, по први пут из траве дворишта отпорне на глифосат.Они могу да користе НАДП+ као кофактор за разградњу глифосата до нетоксичне аминометилфосфонске киселине и глиоксилне киселине.
АКР4Ц16 и АКР4Ц17 су први пријављени ензими који разграђују глифосат произведени природном еволуцијом биљака.Да би даље истражио молекуларни механизам њихове деградације глифосата, тим Гуо Руитинга је користио кристалографију рендгенских зрака да анализира однос између ова два ензима и високог кофактора.Комплексна структура резолуције открила је начин везивања тернарног комплекса глифосата, НАДП+ и АКР4Ц17, и предложила механизам каталитичке реакције деградације глифосата посредоване АКР4Ц16 и АКР4Ц17.
Структура комплекса АКР4Ц17/НАДП+/глифосат и реакциони механизам деградације глифосата.
Молекуларна модификација побољшава ефикасност разградње глифосата.
Након добијања финог тродимензионалног структурног модела АКР4Ц17/НАДП+/глифосата, тим професора Гуо Руитинга је даље добио мутантни протеин АКР4Ц17Ф291Д са 70% повећањем ефикасности деградације глифосата кроз анализу структуре ензима и рационални дизајн.
Анализа активности разградње глифосата мутаната АКР4Ц17.
„Наш рад открива молекуларни механизам АКР4Ц16 и АКР4Ц17 који катализује деградацију глифосата, што поставља важну основу за даљу модификацију АКР4Ц16 и АКР4Ц17 како би се побољшала њихова ефикасност деградације глифосата.Дописни аутор рада, ванредни професор Даи Лонгхаи са Универзитета Хубеи рекао је да су конструисали мутантни протеин АКР4Ц17Ф291Д са побољшаном ефикасношћу деградације глифосата, који пружа важан алат за култивисање високоотпорних трансгених усева са ниским глифосатним микробиолошким остацима и коришћењем микробиолошких остатака на глифосат. разграђују глифосат у животној средини.
Извештава се да је тим Гуо Руитинга дуго био ангажован у истраживању анализе структуре и дискусије о механизму ензима биоразградње, терпеноидних синтаза и циљних протеина лека токсичних и штетних супстанци у животној средини.Ли Хао, истраживач сарадник Јанг Ју и предавач Ху Јумеи у тиму су коаутори рада, а Гуо Руитинг и Даи Лонгхаи су ко-кореспонденти.
Време поста: Јун-02-2022