Me një prodhim vjetor prej mbi 700,000 tonësh, glifosati është herbicidi më i përdorur gjerësisht dhe më i madhi në botë. Rezistenca ndaj barërave të këqija dhe kërcënimet e mundshme për mjedisin ekologjik dhe shëndetin e njeriut të shkaktuara nga abuzimi me glifosatin kanë tërhequr vëmendje të madhe.
Më 29 maj, ekipi i Profesor Guo Ruiting nga Laboratori Shtetëror Kyç i Biokatalizës dhe Inxhinierisë Enzimatike, i themeluar bashkërisht nga Shkolla e Shkencave të Jetës e Universitetit Hubei dhe departamentet provinciale dhe ministrore, publikoi punimin më të fundit kërkimor në Journal of Hazardous Materials, duke analizuar analizën e parë të barit të stallës. Aldo-keto reduktaza AKR4C16 dhe AKR4C17 e derivuar nga bari i palmës (një barishte malinje e orizit) katalizojnë mekanizmin e reagimit të degradimit të glifosatit dhe përmirësojnë shumë efikasitetin e degradimit të glifosatit nga AKR4C17 përmes modifikimit molekular.
Rezistencë në rritje ndaj glifosatit.
Që nga prezantimi i tij në vitet 1970, glifosati ka qenë popullor në të gjithë botën dhe gradualisht është bërë herbicidi me spektër të gjerë më i lirë, më i përdorur dhe më produktiv. Ai shkakton çrregullime metabolike në bimë, përfshirë barërat e këqija, duke penguar në mënyrë specifike sintazën e 5-enolpiruvilshikimat-3-fosfatit (EPSPS), një enzimë kyçe e përfshirë në rritjen dhe metabolizmin e bimëve.
Prandaj, kultivimi i kulturave transgjenike rezistente ndaj glifosatit dhe përdorimi i glifosatit në fushë është një mënyrë e rëndësishme për të kontrolluar barërat e këqija në bujqësinë moderne.
Megjithatë, me përdorimin dhe abuzimin e gjerë të glifosatit, dhjetëra barëra të këqija kanë evoluar gradualisht dhe kanë zhvilluar tolerancë të lartë ndaj glifosatit.
Për më tepër, kulturat e modifikuara gjenetikisht rezistente ndaj glifosatit nuk mund ta dekompozojnë glifosatin, duke rezultuar në akumulimin dhe transferimin e glifosatit në kultura, i cili mund të përhapet lehtësisht përmes zinxhirit ushqimor dhe të rrezikojë shëndetin e njeriut.
Prandaj, është urgjente të zbulohen gjenet që mund të degradojnë glifosatin, në mënyrë që të kultivohen kultura transgjenike me rezistencë të lartë ndaj glifosatit dhe me mbetje të ulëta të glifosatit.
Zgjidhja e strukturës kristalore dhe mekanizmit të reagimit katalitik të enzimave që zbërthejnë glifosatin me origjinë bimore
Në vitin 2019, ekipet kërkimore kineze dhe australiane identifikuan për herë të parë nga bari rezistent ndaj glifosatit dy aldo-keto reduktaza që zbërthejnë glifosatin. Ata mund të përdorin NADP+ si kofaktor për të zbërthyer glifosatin në acid aminometilfosfonik dhe acid glioksilik jo-toksik.
AKR4C16 dhe AKR4C17 janë enzimat e para të raportuara që degradojnë glifosatin, të prodhuara nga evolucioni natyror i bimëve. Për të eksploruar më tej mekanizmin molekular të degradimit të glifosatit nga ana e tyre, ekipi i Guo Ruiting përdori kristalografinë me rreze X për të analizuar marrëdhënien midis këtyre dy enzimave dhe kofaktorit të lartë. Struktura komplekse e rezolucionit zbuloi mënyrën e lidhjes së kompleksit ternar të glifosatit, NADP+ dhe AKR4C17, dhe propozoi mekanizmin e reagimit katalitik të degradimit të glifosatit të ndërmjetësuar nga AKR4C16 dhe AKR4C17.
Struktura e kompleksit AKR4C17/NADP+/glifosat dhe mekanizmi i reagimit të degradimit të glifosatit.
Modifikimi molekular përmirëson efikasitetin e degradimit të glifosatit.
Pasi përftuan modelin e imët strukturor tre-dimensional të AKR4C17/NADP+/glifosatit, ekipi i Profesor Guo Ruiting përftoi më tej një proteinë mutante AKR4C17F291D me një rritje prej 70% në efikasitetin e degradimit të glifosatit përmes analizës së strukturës enzimatike dhe dizajnit racional.
Analiza e aktivitetit degradues të glifosatit të mutantëve AKR4C17.
“Puna jonë zbulon mekanizmin molekular të AKR4C16 dhe AKR4C17 që katalizon degradimin e glifosatit, i cili hedh një themel të rëndësishëm për modifikimin e mëtejshëm të AKR4C16 dhe AKR4C17 për të përmirësuar efikasitetin e tyre të degradimit të glifosatit.” Autori përkatës i punimit, Profesori i Asociuar Dai Longhai i Universitetit të Hubeit tha se ata ndërtuan një proteinë mutante AKR4C17F291D me efikasitet të përmirësuar të degradimit të glifosatit, e cila ofron një mjet të rëndësishëm për kultivimin e kulturave transgjenike me rezistencë të lartë ndaj glifosatit me mbetje të ulëta të glifosatit dhe përdorimin e baktereve të inxhinierisë mikrobike për të degraduar glifosatin në mjedis.
Raportohet se ekipi i Guo Ruiting ka kohë që është angazhuar në kërkimin mbi analizën e strukturës dhe diskutimin e mekanizmave të enzimave të biodegradimit, sintazave terpenoide dhe proteinave të synuara të barnave të substancave toksike dhe të dëmshme në mjedis. Li Hao, studiuesi i asociuar Yang Yu dhe lektori Hu Yumei në ekip janë bashkë-autorët e parë të punimit, dhe Guo Ruiting dhe Dai Longhai janë bashkë-autorët korrespondues.
Koha e postimit: 02 qershor 2022