Több mint 700 000 tonna éves termelésével a glifozát a legszélesebb körben használt és legnagyobb gyomirtó szer a világon.A gyomokkal szembeni rezisztencia és a glifozáttal való visszaélés által az ökológiai környezetet és az emberi egészséget érintő potenciális veszélyek nagy figyelmet keltettek.
Május 29-én Guo Ruiting professzor csapata a Hubei Egyetem Élettudományi Kara és a tartományi és minisztériumi osztályok által közösen létrehozott Állami Kulcsfontosságú Biokatalízis és Enzimmérnöki Laboratóriumból közzétette a Journal of Hazardous Materials című folyóiratban a legfrissebb kutatási tanulmányt. az istállófű első elemzése.A (rosszindulatú hántolatlan gyomnövény) eredetű aldo-keto-reduktáz AKR4C16 és AKR4C17 katalizálja a glifozát lebontásának reakciómechanizmusát, és molekuláris módosítás révén nagymértékben javítja a glifozát AKR4C17 általi lebontási hatékonyságát.
Növekvő glifozát rezisztencia.
Az 1970-es évekbeli bevezetése óta a glifozát világszerte népszerű, és fokozatosan a legolcsóbb, legszélesebb körben használt és legtermékenyebb, széles spektrumú gyomirtó szerré vált.Anyagcserezavarokat okoz a növényekben, beleértve a gyomokat is, mivel specifikusan gátolja az 5-enol-piruvil-szikimát-3-foszfát-szintázt (EPSPS), amely a növény növekedésében és anyagcseréjében szerepet játszó kulcsfontosságú enzim.és a halál.
Ezért a glifozát-rezisztens transzgénikus növények nemesítése és a glifozát szántóföldi használata fontos módja a gyomok elleni védekezésnek a modern mezőgazdaságban.
A glifozát széles körben elterjedt használatával és visszaélésével azonban több tucat gyomnövény fokozatosan fejlődött ki, és magas glifozáttoleranciát fejlesztett ki.
Ezenkívül a glifozát-rezisztens, géntechnológiával módosított növények nem tudják lebontani a glifozátot, ami a glifozát felhalmozódását és átvitelét eredményezi a növényekben, ami könnyen átterjedhet a táplálékláncon, és veszélyeztetheti az emberi egészséget.
Ezért sürgősen fel kell fedezni azokat a géneket, amelyek le tudják bontani a glifozátot, hogy alacsony glifozát-maradékot tartalmazó, magas glifozát-rezisztens transzgenikus növényeket termeszthessünk.
A növényi eredetű glifozátbontó enzimek kristályszerkezetének és katalitikus reakciómechanizmusának feloldása
2019-ben kínai és ausztrál kutatócsoportok először azonosítottak két glifozát-lebontó aldo-keto-reduktázt, az AKR4C16-ot és az AKR4C17-et a glifozát-rezisztens istállófűből.A NADP+-t kofaktorként használhatják a glifozát nem mérgező aminometil-foszfonsavvá és glioxilsavvá történő lebontására.
Az AKR4C16 és AKR4C17 az első olyan glifozátbontó enzim, amelyet a növények természetes evolúciója termel.A glifozát lebontásának molekuláris mechanizmusának további feltárása érdekében Guo Ruiting csapata röntgenkrisztallográfiát használt a két enzim és a magas kofaktor közötti kapcsolat elemzésére.A rezolválás összetett szerkezete feltárta a glifozát, NADP+ és AKR4C17 terner komplexének kötési módját, és javaslatot tett az AKR4C16 és AKR4C17 által közvetített glifozát degradáció katalitikus reakciómechanizmusára.
Az AKR4C17/NADP+/glifozát komplex felépítése és a glifozát lebontásának reakciómechanizmusa.
A molekuláris módosítás javítja a glifozát lebontási hatékonyságát.
Miután megszerezték az AKR4C17/NADP+/glifozát finom háromdimenziós szerkezeti modelljét, Guo Ruiting professzor csapata egy AKR4C17F291D mutáns fehérjét is előállított, amely enzimszerkezet-elemzés és racionális tervezés révén 70%-kal növelte a glifozát lebontási hatékonyságát.
Az AKR4C17 mutánsok glifozát-lebontó aktivitásának elemzése.
"Munkánk feltárja az AKR4C16 és AKR4C17 molekuláris mechanizmusát, amely katalizálja a glifozát lebomlását, ami fontos alapot teremt az AKR4C16 és AKR4C17 további módosításához, hogy javítsák a glifozát lebontási hatékonyságukat."A cikk levelező szerzője, a Hubei Egyetem docense, Dai Longhai elmondta, hogy létrehoztak egy AKR4C17F291D mutáns fehérjét, amely javított glifozátlebontási hatékonysággal rendelkezik, amely fontos eszköz a magas glifozát-rezisztens transzgenikus növények termesztéséhez alacsony glifozát-maradványokkal és a mikrobiális technológiával. lebontja a glifozátot a környezetben.
A jelentések szerint Guo Ruiting csapata régóta foglalkozik a biodegradációs enzimek, terpenoid szintázok, valamint a környezetben lévő mérgező és káros anyagok gyógyszercélfehérjéinek szerkezetelemzésével és mechanizmusaival kapcsolatos kutatásokkal.Li Hao, Yang Yu társkutató és Hu Yumei oktató a tanulmány társszerzői, Guo Ruiting és Dai Longhai pedig a társszerzők.
Feladás időpontja: 2022-02-02