З гадавой прадукцыйнасцю больш за 700 000 тон гліфасат з'яўляецца найбольш шырока выкарыстоўваным і самым вялікім гербіцыдам у свеце.Вялікую ўвагу прыцягнулі ўстойлівасць пустазелля і патэнцыйныя пагрозы экалагічнаму асяроддзю і здароўю чалавека, выкліканыя злоўжываннем гліфасатам.
29 мая каманда прафесара Го Жуіціна з Дзяржаўнай ключавой лабараторыі біякаталізу і ферментнай інжынерыі, створанай сумесна Школай навук аб жыцці Хубэйскага ўніверсітэта і правінцыйнымі і міністэрскімі дэпартаментамі, апублікавала апошнюю даследчую працу ў Journal of Hazardous Materials, аналізуючы першы разбор баравой травы.Альда-кеторэдуктазы AKR4C16 і AKR4C17 (злаякаснага пустазелля) каталізуюць механізм рэакцыі дэградацыі гліфасату і значна паляпшаюць эфектыўнасць дэградацыі гліфасату AKR4C17 шляхам малекулярнай мадыфікацыі.
Расце ўстойлівасць да гліфасату.
З моманту свайго з'яўлення ў 1970-х гадах гліфасат быў папулярны ва ўсім свеце і паступова стаў самым танным, найбольш шырока выкарыстоўваным і найбольш прадуктыўным гербіцыдам шырокага спектру дзеяння.Ён выклікае метабалічныя парушэнні ў раслін, у тым ліку пустазелля, шляхам спецыяльнага інгібіравання 5-энолпірувілшыкімат-3-фасфатсінтазы (EPSPS), ключавога фермента, які ўдзельнічае ў росце і метабалізме раслін.і смерць.
Такім чынам, развядзенне ўстойлівых да гліфасату трансгенных культур і выкарыстанне гліфасату ў палявых умовах з'яўляецца важным спосабам барацьбы з пустазеллем у сучаснай сельскай гаспадарцы.
Аднак з шырокім выкарыстаннем і злоўжываннем гліфасатам дзесяткі пустазелля паступова эвалюцыянавалі і развілі высокую талерантнасць да гліфасату.
Акрамя таго, устойлівыя да гліфасату генетычна мадыфікаваныя культуры не могуць раскладаць гліфасат, што прыводзіць да назапашвання і перадачы гліфасату ў сельскагаспадарчых культурах, які можа лёгка распаўсюджвацца па харчовым ланцугу і пагражаць здароўю чалавека.
Такім чынам, неабходна тэрмінова выявіць гены, якія могуць расшчапляць гліфасат, каб культываваць трансгенныя культуры з высокай устойлівасцю да гліфасату з нізкім утрыманнем рэшткаў гліфасату.
Разгадванне крышталічнай структуры і механізму каталітычнай рэакцыі ферментаў расліннага паходжання, якія разбураюць гліфасат
У 2019 годзе кітайская і аўстралійская даследчыя групы ўпершыню ідэнтыфікавалі дзве гліфасат-раскладальныя альдо-кеторедуктазы, AKR4C16 і AKR4C17, з устойлівай да гліфасату травы свірні.Яны могуць выкарыстоўваць NADP+ у якасці кофактора для раскладання гліфасату да нетоксичных аминометилфосфоновой кіслаты і глиоксиловой кіслаты.
AKR4C16 і AKR4C17 - гэта першыя ферменты, якія расшчапляюць гліфасат, якія ўтвараюцца ў выніку натуральнай эвалюцыі раслін.Для далейшага вывучэння малекулярнага механізму дэградацыі гліфасату каманда Го Руіціна выкарыстала рэнтгенаўскую крышталаграфію, каб прааналізаваць ўзаемасувязь паміж гэтымі двума ферментамі і высокім кафактарам.Складаная структура рэзалюцыі выявіла спосаб звязвання трайнога комплексу гліфасату, NADP+ і AKR4C17 і прапанавала механізм каталітычнай рэакцыі дэградацыі гліфасату, апасродкаванай AKR4C16 і AKR4C17.
Структура комплексу AKR4C17/NADP+/гліфасат і механізм рэакцыі дэградацыі гліфасату.
Малекулярная мадыфікацыя павышае эфектыўнасць дэградацыі гліфасату.
Пасля атрымання дакладнай трохмернай структурнай мадэлі AKR4C17/NADP+/гліфасату каманда прафесара Го Руіціна атрымала мутантны бялок AKR4C17F291D з павелічэннем эфектыўнасці дэградацыі гліфасату на 70% дзякуючы аналізу структуры ферментаў і рацыянальнай канструкцыі.
Аналіз гліфасат-дэградацыі актыўнасці мутантаў AKR4C17.
«Наша праца раскрывае малекулярны механізм AKR4C16 і AKR4C17, якія каталізуюць дэградацыю гліфасату, што закладвае важную аснову для далейшай мадыфікацыі AKR4C16 і AKR4C17 для павышэння эфектыўнасці іх дэградацыі гліфасату».Аўтар-карэспандэнт артыкула, дацэнт Дай Лонхай з Хубэйскага ўніверсітэта сказаў, што яны сканструявалі мутантны бялок AKR4C17F291D з палепшанай эфектыўнасцю раскладання гліфасату, які з'яўляецца важным інструментам для вырошчвання трансгенных культур з высокай устойлівасцю да гліфасату з нізкім утрыманнем рэшткаў гліфасату і выкарыстаннем мікробнай інжынерыі бактэрый для раскладаць гліфасат у навакольным асяроддзі.
Паведамляецца, што каманда Го Жуіціна доўгі час займалася даследаваннем аналізу структуры і абмеркаваннем механізмаў ферментаў біядэградацыі, церпеноідных сінтаз і мэтавых бялкоў таксічных і шкодных рэчываў у навакольным асяроддзі.Лі Хао, навуковы супрацоўнік Ян Юй і выкладчык Ху Юймэй з'яўляюцца першымі аўтарамі артыкула, а Го Жуйцін і Дай Лунхай - суаўтарамі.
Час публікацыі: 2 чэрвеня 2022 г