Mat enger jäerlecher Produktioun vu méi wéi 700.000 Tonnen ass Glyphosat dat am meeschte verbreeten an gréisst Herbizid op der Welt. Onkrautresistenz a potenziell Gefore fir d'Ëmwelt an d'mënschlech Gesondheet, déi duerch de Mëssbrauch vu Glyphosat verursaacht ginn, hunn grouss Opmierksamkeet op sech gezunn.
Den 29. Mee huet d'Team vum Professer Guo Ruiting vum State Key Laboratory of Biocatalysis and Enzyme Engineering, deen zesummen vun der School of Life Sciences vun der Hubei Universitéit an de provinsiellen a ministerielle Departementer gegrënnt gouf, déi lescht Fuerschungsaarbecht am Journal of Hazardous Materials publizéiert, an där déi éischt Analyse vu Barnyard Gras analyséiert gëtt. D'Aldo-Keto-Reduktase AKR4C16 an AKR4C17, déi aus Reisgras (e béiswëllegt Räisgras) gewonnen ginn, katalyséieren de Reaktiounsmechanismus vum Glyphosat-Ofbau a verbesseren d'Ofbaueffizienz vu Glyphosat duerch AKR4C17 duerch molekular Modifikatioun däitlech.
Wuessend Glyphosat-Resistenz.
Zënter senger Aféierung an den 1970er Joren ass Glyphosat weltwäit populär a gouf lues a lues zum bëllegsten, am wäitesten benotzten a produktivsten Herbizid mat engem breede Spektrum. Et verursaacht Stoffwiesselstéierungen a Planzen, dorënner och Onkraut, andeems et spezifesch d'5-Enolpyruvylshikimat-3-phosphat-Synthase (EPSPS), e Schlësselenzym, dat um Planzenwuesstum a Stoffwiessel involvéiert ass, an den Doud hemmt.
Dofir ass d'Ziichtung vu glyphosat-resistente transgenen Kulturen an d'Benotzung vu Glyphosat um Feld e wichtege Wee fir Onkraut an der moderner Landwirtschaft ze bekämpfen.
Wéi och ëmmer, mat der verbreeter Notzung a Mëssbrauch vu Glyphosat, hunn sech Dosende vun Onkraut lues a lues entwéckelt an eng héich Glyphosattoleranz entwéckelt.
Zousätzlech kënne glyphosat-resistente genetesch modifizéiert Kulturen de Glyphosat net ofbauen, wat zu der Akkumulatioun an dem Transfer vu Glyphosat a Kulturen féiert, wat sech liicht duerch d'Liewensmëttelkette verbreede kann an d'mënschlech Gesondheet a Gefor brénge kann.
Dofir ass et dringend, Genen z'entdecken, déi Glyphosat ofbaue kënnen, fir transgen Kulturen mat héijer Glyphosatresistentitéit a wéinege Glyphosatreschter ze kultivéieren.
Opléisung vun der Kristallstruktur an dem katalytesche Reaktiounsmechanismus vu planzbaséierte Glyphosat-ofbauenden Enzymen
Am Joer 2019 hunn chinesesch an australesch Fuerschungsteams fir d'éischt Kéier zwou Glyphosat-ofbauend Aldo-Keto-Reduktasen, AKR4C16 an AKR4C17, aus glyphosat-resistentem Stallgras identifizéiert. Si kënnen NADP+ als Cofaktor benotzen, fir Glyphosat an net-gëfteg Aminomethylphosphonsäure a Glyoxylsäure ofzebauen.
AKR4C16 an AKR4C17 sinn déi éischt gemellt Glyphosat-ofbauend Enzymer, déi duerch déi natierlech Evolutioun vu Planze produzéiert goufen. Fir de molekulare Mechanismus vun hirer Ofbau vu Glyphosat weider z'ënnersichen, huet d'Team vum Guo Ruiting Röntgenkristallographie benotzt fir d'Bezéiung tëscht dësen zwee Enzymer an dem Kofaktor High z'analyséieren. Déi komplex Struktur vun der Opléisung huet de Bindungsmodus vum ternäre Komplex vu Glyphosat, NADP+ an AKR4C17, opgedeckt a proposéiert de katalytesche Reaktiounsmechanismus vun der duerch AKR4C16 an AKR4C17 vermëttelter Glyphosat-Ofbau.
Struktur vum AKR4C17/NADP+/Glyphosat-Komplex a Reaktiounsmechanismus vun der Glyphosat-Ofbau.
Molekular Modifikatioun verbessert d'Ofbaueffizienz vu Glyphosat.
Nodeem d'Team vum Professer Guo Ruiting dat fein dräidimensionalt Strukturmodell vun AKR4C17/NADP+/Glyphosat kritt hat, huet si duerch Enzymstrukturanalyse an e rationalen Design weider e mutant Protein AKR4C17F291D mat enger 70% Erhéijung vun der Ofbaueffizienz vu Glyphosat kritt.
Analyse vun der Glyphosat-ofbauender Aktivitéit vun AKR4C17 Mutanten.
„Eis Aarbecht weist de molekulare Mechanismus vun AKR4C16 an AKR4C17 op, deen den Ofbau vu Glyphosat katalyséiert, wat eng wichteg Basis fir déi weider Modifikatioun vun AKR4C16 an AKR4C17 leet, fir hir Ofbaueffizienz vu Glyphosat ze verbesseren.“ De korrespondéierende Auteur vun der Aarbecht, den Associate Professor Dai Longhai vun der Hubei Universitéit, sot, datt si e mutant Protein AKR4C17F291D mat verbesserter Glyphosat-Ofbaueffizienz konstruéiert hunn, wat e wichtegt Instrument fir d'Kultivatioun vun héich glyphosatresistente transgenen Kulturen mat nidderegen Glyphosat-Reschter a fir d'Benotzung vu mikrobiellen Ingenieursbakterien fir Glyphosat an der Ëmwelt ofzebauen ass.
Et gëtt bericht, datt d'Team vum Guo Ruiting sech zënter laanger Zäit mat der Fuerschung iwwer d'Strukturanalyse an d'Mechanismusdiskussioun vu biodegradéierende Enzymen, Terpenoidsynthasen a Medikamentenzilproteine vu gëftegen a schiedleche Substanzen an der Ëmwelt beschäftegt. De Li Hao, den Associéierte Fuerscher Yang Yu an de Dozent Hu Yumei am Team sinn déi Co-Éischtauteuren vun der Publikatioun, an de Guo Ruiting an den Dai Longhai sinn déi korrespondéierend Autoren.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 02. Juni 2022