გამოვლინდა გლიფოსატის მცენარეთა დეგრადაციის მოლეკულური მექანიზმი

700 000 ტონაზე მეტი წლიური გამომუშავებით, გლიფოსატი არის ყველაზე ფართოდ გამოყენებული და უდიდესი ჰერბიციდი მსოფლიოში.დიდი ყურადღება მიიპყრო სარეველა რეზისტენტობამ და გლიფოსატის ბოროტად გამოყენების შედეგად გამოწვეული ეკოლოგიური გარემოსა და ადამიანის ჯანმრთელობის პოტენციური საფრთხეები. 

29 მაისს, პროფესორ გუო რუიტინგის ჯგუფმა ბიოკატალიზის და ფერმენტული ინჟინერიის სახელმწიფო საკვანძო ლაბორატორიიდან, რომელიც ერთობლივად შეიქმნა ჰუბეის უნივერსიტეტის სიცოცხლის მეცნიერებათა სკოლისა და პროვინციული და მინისტრთა დეპარტამენტების მიერ, გამოაქვეყნა უახლესი კვლევითი ნაშრომი ჟურნალში საშიში მასალების შესახებ, რომელიც აანალიზებდა. ბაღის ბალახის პირველი ანალიზი.(ავთვისებიანი პედი სარეველა) მიღებული ალდო-კეტო რედუქტაზა AKR4C16 და AKR4C17 კატალიზებს გლიფოსატის დეგრადაციის რეაქციის მექანიზმს და მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს გლიფოსატის დეგრადაციის ეფექტურობას AKR4C17-ით მოლეკულური მოდიფიკაციის გზით.

იზრდება გლიფოსატის წინააღმდეგობა.

1970-იან წლებში მისი დანერგვის შემდეგ გლიფოსატი პოპულარულია მთელ მსოფლიოში და თანდათან გახდა ყველაზე იაფი, ყველაზე ფართოდ გამოყენებული და ყველაზე პროდუქტიული ფართო სპექტრის ჰერბიციდი.ის იწვევს მეტაბოლურ დარღვევებს მცენარეებში, მათ შორის სარეველებში, 5-ენოლპირუვილშიკიმატ-3-ფოსფატ სინთაზას (EPSPS) სპეციფიური ინჰიბირებით, მცენარის ზრდასა და მეტაბოლიზმში ჩართული ძირითადი ფერმენტი.და სიკვდილი.

აქედან გამომდინარე, გლიფოსატისადმი რეზისტენტული ტრანსგენური კულტურების მოშენება და გლიფოსატის გამოყენება მინდორში სარეველების კონტროლის მნიშვნელოვანი გზაა თანამედროვე სოფლის მეურნეობაში. 

თუმცა, გლიფოსატის ფართო გამოყენებისა და ბოროტად გამოყენების შედეგად, ათობით სარეველა თანდათან განვითარდა და განვითარდა გლიფოსატის მაღალი ტოლერანტობა.

გარდა ამისა, გლიფოსატისადმი მდგრადი გენმოდიფიცირებული კულტურები ვერ ანადგურებენ გლიფოსატს, რაც იწვევს კულტურებში გლიფოსატის დაგროვებას და გადატანას, რაც ადვილად გავრცელდება კვებით ჯაჭვში და საფრთხეს უქმნის ადამიანის ჯანმრთელობას. 

ამიტომ, გადაუდებელია აღმოვაჩინოთ გენები, რომლებსაც შეუძლიათ გლიფოსატის დეგრადაცია, რათა მოხდეს მაღალი გლიფოსატისადმი მდგრადი ტრანსგენური კულტურების გაშენება გლიფოსატის დაბალი ნარჩენებით.

მცენარეული წარმოშობის გლიფოსატის დამშლელი ფერმენტების კრისტალური სტრუქტურისა და კატალიზური რეაქციის მექანიზმის ამოხსნა

2019 წელს, ჩინურმა და ავსტრალიურმა კვლევითმა გუნდებმა გამოავლინეს გლიფოსატის დეგრადირებადი ალდო-კეტო რედუქტაზა, AKR4C16 და AKR4C17, პირველად გლიფოსატისადმი მდგრადი ბალახის ბალახიდან.მათ შეუძლიათ გამოიყენონ NADP+ როგორც კოფაქტორი გლიფოსატის არატოქსიკურ ამინომეთილფოსფონურ მჟავად და გლიოქსილის მჟავად გადაქცევისთვის.

AKR4C16 და AKR4C17 არის პირველი მოხსენებული გლიფოსატის დაშლის ფერმენტები, რომლებიც წარმოიქმნება მცენარეების ბუნებრივი ევოლუციით.გლიფოსატის მათი დეგრადაციის მოლეკულური მექანიზმის შემდგომი შესწავლის მიზნით, გუო რუიტინგის გუნდმა გამოიყენა რენტგენის კრისტალოგრაფია ამ ორ ფერმენტსა და კოფაქტორულ სიძლიერეს შორის კავშირის გასაანალიზებლად.რეზოლუციის კომპლექსურმა სტრუქტურამ გამოავლინა გლიფოსატის, NADP+ და AKR4C17 სამჯერადი კომპლექსის შეკავშირების რეჟიმი და შესთავაზა AKR4C16 და AKR4C17 შუამავლობით გლიფოსატის დეგრადაციის კატალიზური რეაქციის მექანიზმი.

AKR4C17/NADP+/გლიფოსატის კომპლექსის სტრუქტურა და გლიფოსატის დეგრადაციის რეაქციის მექანიზმი.

მოლეკულური მოდიფიკაცია აუმჯობესებს გლიფოსატის დეგრადაციის ეფექტურობას.

AKR4C17/NADP+/გლიფოსატის შესანიშნავი სამგანზომილებიანი სტრუქტურული მოდელის მიღების შემდეგ, პროფესორ გუო რუიტინგის გუნდმა შემდგომში მიიღო მუტანტური ცილა AKR4C17F291D, გლიფოსატის დეგრადაციის ეფექტურობის 70%-ით გაზრდით ფერმენტული სტრუქტურის ანალიზისა და რაციონალური გზით.

AKR4C17 მუტანტების გლიფოსატის დეგრადირებადი აქტივობის ანალიზი.

„ჩვენი ნამუშევარი ავლენს AKR4C16-ისა და AKR4C17-ის მოლეკულურ მექანიზმს, რომელიც კატალიზებს გლიფოსატის დეგრადაციას, რაც ქმნის მნიშვნელოვან საფუძველს AKR4C16 და AKR4C17-ის შემდგომი მოდიფიკაციისთვის გლიფოსატის დეგრადაციის ეფექტურობის გასაუმჯობესებლად.ნაშრომის კორესპონდენტმა, ჰუბეის უნივერსიტეტის ასოცირებულმა პროფესორმა დაი ლონგჰაიმ თქვა, რომ მათ შექმნეს მუტანტური ცილა AKR4C17F291D გლიფოსატის დეგრადაციის გაუმჯობესებული ეფექტურობით, რაც უზრუნველყოფს მნიშვნელოვან ინსტრუმენტს მაღალი გლიფოსატისადმი რეზისტენტული ტრანსგენური კულტურების კულტივირებისთვის დაბალი გლიფოსატის ძრავით ბაქტერიებით და რეგენერაციული ბაქტერიებით. გლიფოსატის დეგრადაცია გარემოში.

ცნობილია, რომ გუო რუიტინგის გუნდი დიდი ხანია ჩართული იყო სტრუქტურის ანალიზისა და ბიოდეგრადაციის ფერმენტების, ტერპენოიდული სინთაზების და ტოქსიკური და მავნე ნივთიერებების წამლის სამიზნე ცილების კვლევაში.ლი ჰაო, ასოცირებული მკვლევარი იან იუ და ლექტორი ჰუ იუმეი გუნდში არიან ნაშრომის პირველი ავტორები, ხოლო გუო რუიტინგი და დაი ლონხაი არიან თანაკორესპონდენტები.