గ్లైఫోసేట్ యొక్క మొక్కల క్షీణత యొక్క పరమాణు విధానం వెల్లడైంది

వార్షికంగా 700,000 టన్నులకు పైగా ఉత్పత్తితో, గ్లైఫోసేట్ ప్రపంచంలోనే అత్యంత విస్తృతంగా ఉపయోగించే మరియు అతిపెద్ద కలుపు సంహారక మందు. కలుపు నిరోధకత మరియు గ్లైఫోసేట్ దుర్వినియోగం వల్ల పర్యావరణ పర్యావరణం మరియు మానవ ఆరోగ్యానికి కలిగే ముప్పులు గొప్ప దృష్టిని ఆకర్షించాయి. 

మే 29న, హుబే విశ్వవిద్యాలయంలోని స్కూల్ ఆఫ్ లైఫ్ సైన్సెస్ మరియు ప్రాంతీయ మరియు మంత్రిత్వ విభాగాలు సంయుక్తంగా స్థాపించిన స్టేట్ కీ లాబొరేటరీ ఆఫ్ బయోక్యాటాలిసిస్ అండ్ ఎంజైమ్ ఇంజనీరింగ్ నుండి ప్రొఫెసర్ గువో రూటింగ్ బృందం, బార్న్యార్డ్ గడ్డి యొక్క మొదటి విశ్లేషణను విశ్లేషించి, జర్నల్ ఆఫ్ హజార్డస్ మెటీరియల్స్‌లో తాజా పరిశోధనా పత్రాన్ని ప్రచురించింది. (ఒక ప్రాణాంతక వరి కలుపు)-ఉత్పన్నమైన ఆల్డో-కీటో రిడక్టేజ్ AKR4C16 మరియు AKR4C17 గ్లైఫోసేట్ క్షీణత యొక్క ప్రతిచర్య యంత్రాంగాన్ని ఉత్ప్రేరకపరుస్తాయి మరియు పరమాణు మార్పు ద్వారా AKR4C17 ద్వారా గ్లైఫోసేట్ యొక్క క్షీణత సామర్థ్యాన్ని బాగా మెరుగుపరుస్తాయి.

గ్లైఫోసేట్ నిరోధకత పెరుగుతోంది.

1970లలో ప్రవేశపెట్టినప్పటి నుండి, గ్లైఫోసేట్ ప్రపంచవ్యాప్తంగా ప్రజాదరణ పొందింది మరియు క్రమంగా అత్యంత చౌకైన, విస్తృతంగా ఉపయోగించే మరియు అత్యంత ఉత్పాదక విస్తృత-స్పెక్ట్రం కలుపు మందుగా మారింది. ఇది మొక్కల పెరుగుదల మరియు జీవక్రియ మరియు మరణంలో పాల్గొనే కీలకమైన ఎంజైమ్ అయిన 5-ఎనోల్పైరువైల్షికిమేట్-3-ఫాస్ఫేట్ సింథేస్ (EPSPS)ని ప్రత్యేకంగా నిరోధించడం ద్వారా కలుపు మొక్కలతో సహా మొక్కలలో జీవక్రియ రుగ్మతలకు కారణమవుతుంది.

అందువల్ల, గ్లైఫోసేట్-నిరోధక జన్యుమార్పిడి పంటల పెంపకం మరియు పొలంలో గ్లైఫోసేట్‌ను ఉపయోగించడం ఆధునిక వ్యవసాయంలో కలుపు మొక్కలను నియంత్రించడానికి ఒక ముఖ్యమైన మార్గం. 

అయితే, గ్లైఫోసేట్ యొక్క విస్తృత వినియోగం మరియు దుర్వినియోగంతో, డజన్ల కొద్దీ కలుపు మొక్కలు క్రమంగా అభివృద్ధి చెందాయి మరియు అధిక గ్లైఫోసేట్ సహనాన్ని అభివృద్ధి చేశాయి.

అదనంగా, గ్లైఫోసేట్-నిరోధక జన్యుపరంగా మార్పు చెందిన పంటలు గ్లైఫోసేట్‌ను కుళ్ళిపోలేవు, ఫలితంగా పంటలలో గ్లైఫోసేట్ పేరుకుపోవడం మరియు బదిలీ అవుతుంది, ఇది ఆహార గొలుసు ద్వారా సులభంగా వ్యాపించి మానవ ఆరోగ్యానికి హాని కలిగిస్తుంది. 

అందువల్ల, తక్కువ గ్లైఫోసేట్ అవశేషాలతో అధిక గ్లైఫోసేట్-నిరోధక ట్రాన్స్‌జెనిక్ పంటలను పండించడానికి, గ్లైఫోసేట్‌ను క్షీణింపజేసే జన్యువులను కనుగొనడం అత్యవసరం.

మొక్కల నుండి ఉత్పన్నమైన గ్లైఫోసేట్-క్షీణించే ఎంజైమ్‌ల స్ఫటిక నిర్మాణం మరియు ఉత్ప్రేరక ప్రతిచర్య విధానాన్ని పరిష్కరించడం.

2019లో, చైనీస్ మరియు ఆస్ట్రేలియన్ పరిశోధన బృందాలు గ్లైఫోసేట్-నిరోధక బార్న్యార్డ్ గడ్డి నుండి మొదటిసారిగా రెండు గ్లైఫోసేట్-క్షీణించే ఆల్డో-కీటో రిడక్టేజ్‌లు, AKR4C16 మరియు AKR4C17లను గుర్తించాయి. వారు గ్లైఫోసేట్‌ను విషరహిత అమినోమీథైల్‌ఫాస్ఫోనిక్ ఆమ్లం మరియు గ్లైయాక్సిలిక్ ఆమ్లంగా క్షీణింపజేయడానికి NADP+ని కోఫాక్టర్‌గా ఉపయోగించవచ్చు.

AKR4C16 మరియు AKR4C17 అనేవి మొక్కల సహజ పరిణామం ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన మొట్టమొదటి నివేదించబడిన గ్లైఫోసేట్-క్షీణించే ఎంజైమ్‌లు. గ్లైఫోసేట్ యొక్క క్షీణత యొక్క పరమాణు యంత్రాంగాన్ని మరింత అన్వేషించడానికి, గువో రూటింగ్ బృందం ఈ రెండు ఎంజైమ్‌లు మరియు కోఫాక్టర్ హై మధ్య సంబంధాన్ని విశ్లేషించడానికి ఎక్స్-రే క్రిస్టల్లాగ్రఫీని ఉపయోగించింది. రిజల్యూషన్ యొక్క సంక్లిష్ట నిర్మాణం గ్లైఫోసేట్, NADP+ మరియు AKR4C17 యొక్క టెర్నరీ కాంప్లెక్స్ యొక్క బైండింగ్ మోడ్‌ను వెల్లడించింది మరియు AKR4C16 మరియు AKR4C17-మధ్యవర్తిత్వ గ్లైఫోసేట్ క్షీణత యొక్క ఉత్ప్రేరక ప్రతిచర్య యంత్రాంగాన్ని ప్రతిపాదించింది.

AKR4C17/NADP+/గ్లైఫోసేట్ కాంప్లెక్స్ నిర్మాణం మరియు గ్లైఫోసేట్ క్షీణత యొక్క ప్రతిచర్య విధానం.

గ్లైఫోసేట్ యొక్క క్షీణత సామర్థ్యాన్ని మాలిక్యులర్ సవరణ మెరుగుపరుస్తుంది.

AKR4C17/NADP+/గ్లైఫోసేట్ యొక్క చక్కటి త్రిమితీయ నిర్మాణ నమూనాను పొందిన తర్వాత, ప్రొఫెసర్ గువో రూటింగ్ బృందం ఎంజైమ్ నిర్మాణ విశ్లేషణ మరియు హేతుబద్ధమైన రూపకల్పన ద్వారా గ్లైఫోసేట్ యొక్క క్షీణత సామర్థ్యంలో 70% పెరుగుదలతో AKR4C17F291D అనే ఉత్పరివర్తన చెందిన ప్రోటీన్‌ను మరింతగా పొందింది.

AKR4C17 ఉత్పరివర్తనాల గ్లైఫోసేట్-క్షీణత కార్యకలాపాల విశ్లేషణ.

"గ్లైఫోసేట్ యొక్క క్షీణతను ఉత్ప్రేరకపరిచే AKR4C16 మరియు AKR4C17 యొక్క పరమాణు యంత్రాంగాన్ని మా పని వెల్లడిస్తుంది, ఇది గ్లైఫోసేట్ యొక్క క్షీణత సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడానికి AKR4C16 మరియు AKR4C17 లను మరింత సవరించడానికి ఒక ముఖ్యమైన పునాదిని వేస్తుంది." ఈ పత్రం యొక్క సంబంధిత రచయిత, హుబే విశ్వవిద్యాలయానికి చెందిన అసోసియేట్ ప్రొఫెసర్ డై లాంగ్‌హై మాట్లాడుతూ, మెరుగైన గ్లైఫోసేట్ క్షీణత సామర్థ్యంతో వారు AKR4C17F291D అనే ఉత్పరివర్తన ప్రోటీన్‌ను నిర్మించారని, ఇది తక్కువ గ్లైఫోసేట్ అవశేషాలతో అధిక గ్లైఫోసేట్-నిరోధక ట్రాన్స్‌జెనిక్ పంటలను పండించడానికి మరియు పర్యావరణంలో గ్లైఫోసేట్‌ను క్షీణింపజేయడానికి సూక్ష్మజీవుల ఇంజనీరింగ్ బ్యాక్టీరియాను ఉపయోగించడానికి ఒక ముఖ్యమైన సాధనాన్ని అందిస్తుంది.

పర్యావరణంలోని విషపూరితమైన మరియు హానికరమైన పదార్థాల బయోడిగ్రేడేషన్ ఎంజైమ్‌లు, టెర్పెనాయిడ్ సింథేసెస్ మరియు డ్రగ్ టార్గెట్ ప్రోటీన్‌ల నిర్మాణ విశ్లేషణ మరియు యంత్రాంగం చర్చపై గువో రూటింగ్ బృందం చాలా కాలంగా పరిశోధనలో నిమగ్నమై ఉందని నివేదించబడింది. బృందంలోని లి హావో, అసోసియేట్ పరిశోధకుడు యాంగ్ యు మరియు లెక్చరర్ హు యుమెయ్ ఈ పత్రం యొక్క సహ-మొదటి రచయితలు మరియు గువో రూటింగ్ మరియు డై లాంగ్‌హై సహ-సంబంధిత రచయితలు.