Yillik ishlab chiqarish hajmi 700 000 tonnadan ortiq bo'lgan glifosat dunyodagi eng keng tarqalgan va eng yirik gerbitsid hisoblanadi. Glifosatni suiiste'mol qilish natijasida begona o'tlarga chidamlilik va ekologik muhit va inson salomatligiga potentsial tahdidlar katta e'tiborni tortdi.
29-may kuni Xubey universitetining Hayot fanlari maktabi va viloyat va vazirlik departamentlari tomonidan hamkorlikda tashkil etilgan Biokataliz va ferment muhandisligi davlat kalit laboratoriyasidan professor Guo Ruiting jamoasi Xavfli materiallar jurnalida omborxona o'tining birinchi tahlilini tahlil qiluvchi so'nggi tadqiqot maqolasini nashr etdi. (Xatarli sholi begona o'ti) dan olingan aldo-keto reduktaza AKR4C16 va AKR4C17 glifosat degradatsiyasining reaksiya mexanizmini katalizlaydi va molekulyar modifikatsiya orqali AKR4C17 tomonidan glifosatning degradatsiya samaradorligini sezilarli darajada oshiradi.
Glifosatga chidamlilikning ortishi.
1970-yillarda paydo bo'lganidan beri glifosat butun dunyoda mashhur bo'lib, asta-sekin eng arzon, eng keng qo'llaniladigan va eng samarali keng spektrli gerbitsidga aylandi. U o'simliklarning o'sishi va metabolizmi hamda o'limida ishtirok etadigan asosiy ferment bo'lgan 5-enolpiruvilshikimate-3-fosfat sintazasini (EPSPS) maxsus ravishda inhibe qilish orqali o'simliklarda, jumladan, begona o'tlarda metabolik kasalliklarga olib keladi.
Shuning uchun, glifosatga chidamli transgen ekinlarni yetishtirish va dala sharoitida glifosatdan foydalanish zamonaviy qishloq xo'jaligida begona o'tlarni nazorat qilishning muhim usuli hisoblanadi.
Biroq, glifosatning keng qo'llanilishi va suiiste'mol qilinishi bilan o'nlab begona o'tlar asta-sekin rivojlanib, yuqori glifosat bardoshliligini rivojlantirdi.
Bundan tashqari, glifosatga chidamli genetik modifikatsiyalangan ekinlar glifosatni parchalay olmaydi, natijada ekinlarda glifosat to'planib, o'tadi, bu esa oziq-ovqat zanjiri orqali osongina tarqalishi va inson salomatligiga xavf tug'dirishi mumkin.
Shuning uchun, glifosat qoldiqlari kam bo'lgan yuqori glifosatga chidamli transgen ekinlarni yetishtirish uchun glifosatni parchalaydigan genlarni kashf etish juda muhimdir.
O'simliklardan olingan glifosatni parchalovchi fermentlarning kristall tuzilishi va katalitik reaksiya mexanizmini hal qilish
2019-yilda Xitoy va Avstraliya tadqiqot guruhlari birinchi marta glifosatga chidamli barnyard o'tlaridan ikkita glifosatni parchalovchi aldo-keto reduktazalarni, AKR4C16 va AKR4C17 ni aniqladilar. Ular NADP+ dan glifosatni toksik bo'lmagan aminometilfosfon kislotasi va glioksilik kislotaga parchalash uchun kofaktor sifatida foydalanishlari mumkin.
AKR4C16 va AKR4C17 o'simliklarning tabiiy evolyutsiyasi natijasida hosil bo'lgan birinchi glifosatni parchalovchi fermentlardir. Glifosatning parchalanishining molekulyar mexanizmini yanada chuqurroq o'rganish uchun Guo Ruiting jamoasi bu ikki ferment va kofaktor yuqori o'rtasidagi bog'liqlikni tahlil qilish uchun rentgen kristallografiyasidan foydalandi. Rezolyutsiyaning murakkab tuzilishi glifosatning uchlamchi kompleksi, NADP+ va AKR4C17 ning bog'lanish rejimini ochib berdi va AKR4C16 va AKR4C17 vositachiligidagi glifosat parchalanishining katalitik reaksiya mexanizmini taklif qildi.
AKR4C17/NADP+/glifosat kompleksining tuzilishi va glifosat parchalanishining reaksiya mexanizmi.
Molekulyar modifikatsiya glifosatning parchalanish samaradorligini oshiradi.
AKR4C17/NADP+/glifosatning nozik uch o'lchovli strukturaviy modelini olgandan so'ng, professor Guo Ruiting jamoasi ferment tuzilishini tahlil qilish va oqilona dizayn orqali glifosatning parchalanish samaradorligini 70% ga oshirgan mutant AKR4C17F291D oqsilini qo'shimcha ravishda qo'lga kiritdi.
AKR4C17 mutantlarining glifosatni parchalovchi faolligini tahlil qilish.
“Bizning ishimiz AKR4C16 va AKR4C17 ning glifosatning parchalanishini katalizlovchi molekulyar mexanizmini ochib beradi, bu esa AKR4C16 va AKR4C17 ni glifosatning parchalanish samaradorligini oshirish uchun keyingi modifikatsiya qilish uchun muhim asos yaratadi.” Maqolaning muxbir muallifi, Xubey universiteti dotsenti Day Longxayning aytishicha, ular glifosatning parchalanish samaradorligini oshirgan mutant AKR4C17F291D oqsilini yaratganlar, bu esa glifosat qoldiqlari kam bo'lgan yuqori glifosatga chidamli transgen ekinlarni yetishtirish va atrof-muhitda glifosatni parchalash uchun mikrobial muhandislik bakteriyalaridan foydalanish uchun muhim vositadir.
Xabar qilinishicha, Guo Ruiting jamoasi uzoq vaqtdan beri atrof-muhitdagi zaharli va zararli moddalarning bioparchalanish fermentlari, terpenoid sintazalari va dori nishon oqsillarining strukturaviy tahlili va mexanizmini muhokama qilish bo'yicha tadqiqotlar olib bormoqda. Jamoadagi Li Hao, dotsent Yang Yu va o'qituvchi Xu Yumei maqolaning hammualliflari, Guo Ruiting va Dai Longhai esa hammuallif mualliflardir.
Nashr vaqti: 2022-yil 2-iyun