మొక్కల ద్వారా గ్లైఫోసేట్ విచ్ఛిన్నం చెందే అణు యంత్రాంగం వెల్లడైంది

సంవత్సరానికి 700,000 టన్నులకు పైగా ఉత్పత్తితో, గ్లైఫోసేట్ ప్రపంచంలో అత్యంత విస్తృతంగా ఉపయోగించబడే మరియు అతిపెద్ద కలుపు సంహారిణి. గ్లైఫోసేట్ దుర్వినియోగం వల్ల కలుపు మొక్కలలో నిరోధకత పెరగడం, పర్యావరణానికి మరియు మానవ ఆరోగ్యానికి పొంచి ఉన్న ముప్పులు తీవ్రమైన దృష్టిని ఆకర్షించాయి. 

మే 29వ తేదీన, హుబే విశ్వవిద్యాలయం యొక్క స్కూల్ ఆఫ్ లైఫ్ సైన్సెస్ మరియు రాష్ట్ర, మంత్రిత్వ శాఖలచే సంయుక్తంగా స్థాపించబడిన స్టేట్ కీ లేబొరేటరీ ఆఫ్ బయోకటాలసిస్ అండ్ ఎంజైమ్ ఇంజనీరింగ్‌కు చెందిన ప్రొఫెసర్ గ్వో రుయిటింగ్ బృందం, 'జర్నల్ ఆఫ్ హజార్డస్ మెటీరియల్స్'లో ఒక తాజా పరిశోధనా పత్రాన్ని ప్రచురించింది. ఈ పత్రం, బార్న్‌యార్డ్ గ్రాస్ (వరి పంటలో ఒక హానికరమైన కలుపు మొక్క) నుండి లభించే ఆల్డో-కీటో రిడక్టేజ్ AKR4C16 మరియు AKR4C17లు గ్లైఫోసేట్ విచ్ఛిన్నం యొక్క చర్య విధానాన్ని ఎలా ఉత్ప్రేరకపరుస్తాయో మొదటిసారిగా విశ్లేషించింది. అంతేకాకుండా, అణు మార్పుల ద్వారా AKR4C17 గ్లైఫోసేట్ విచ్ఛిన్న సామర్థ్యాన్ని గణనీయంగా మెరుగుపరుస్తుందని కూడా విశ్లేషించింది.

గ్లైఫోసేట్ నిరోధకత పెరుగుతోంది.

1970వ దశకంలో ప్రవేశపెట్టినప్పటి నుండి, గ్లైఫోసేట్ ప్రపంచవ్యాప్తంగా ప్రజాదరణ పొందింది మరియు క్రమంగా అత్యంత చౌకైన, అత్యంత విస్తృతంగా ఉపయోగించే మరియు అత్యంత ఉత్పాదక బ్రాడ్-స్పెక్ట్రమ్ కలుపు సంహారిణిగా మారింది. ఇది మొక్కల పెరుగుదల మరియు జీవక్రియలో పాల్గొనే కీలక ఎంజైమ్ అయిన 5-ఎనోల్‌పైరువిల్‌షికేమేట్-3-ఫాస్ఫేట్ సింథేస్ (EPSPS)ను ప్రత్యేకంగా నిరోధించడం ద్వారా కలుపు మొక్కలతో సహా మొక్కలలో జీవక్రియ లోపాలను మరియు మరణాన్ని కలిగిస్తుంది.

అందువల్ల, గ్లైఫోసేట్-నిరోధక జన్యుమార్పిడి పంటలను అభివృద్ధి చేయడం మరియు పొలంలో గ్లైఫోసేట్‌ను ఉపయోగించడం ఆధునిక వ్యవసాయంలో కలుపును నియంత్రించడానికి ఒక ముఖ్యమైన మార్గం. 

అయితే, గ్లైఫోసేట్‌ను విరివిగా వాడటం మరియు దుర్వినియోగం చేయడం వల్ల, డజన్ల కొద్దీ కలుపు మొక్కలు క్రమంగా పరిణామం చెంది, గ్లైఫోసేట్‌ను అధికంగా తట్టుకునే శక్తిని పెంపొందించుకున్నాయి.

అంతేకాకుండా, గ్లైఫోసేట్‌ను నిరోధించే జన్యుపరంగా మార్పు చెందిన పంటలు గ్లైఫోసేట్‌ను విచ్ఛిన్నం చేయలేవు. దీని ఫలితంగా, పంటలలో గ్లైఫోసేట్ పేరుకుపోయి, ఆహార గొలుసు ద్వారా సులభంగా వ్యాపించి మానవ ఆరోగ్యానికి ప్రమాదం కలిగిస్తుంది. 

అందువల్ల, తక్కువ గ్లైఫోసేట్ అవశేషాలతో అధిక గ్లైఫోసేట్ నిరోధకత కలిగిన జన్యుమార్పిడి పంటలను పండించేందుకు, గ్లైఫోసేట్‌ను విచ్ఛిన్నం చేయగల జన్యువులను కనుగొనడం అత్యవసరం.

మొక్కల నుండి లభించే గ్లైఫోసేట్-విచ్ఛిన్న ఎంజైమ్‌ల స్ఫటిక నిర్మాణం మరియు ఉత్ప్రేరక చర్య విధానాన్ని పరిష్కరించడం

2019లో, చైనా మరియు ఆస్ట్రేలియా పరిశోధనా బృందాలు గ్లైఫోసేట్-నిరోధక బార్న్‌యార్డ్ గడ్డి నుండి AKR4C16 మరియు AKR4C17 అనే రెండు గ్లైఫోసేట్‌ను విచ్ఛిన్నం చేసే ఆల్డో-కీటో రిడక్టేజ్‌లను మొదటిసారిగా గుర్తించాయి. ఇవి NADP+ను ఒక సహకారకంగా ఉపయోగించి గ్లైఫోసేట్‌ను విషరహితమైన అమినోమిథైల్‌ఫాస్ఫోనిక్ ఆమ్లం మరియు గ్లైఆక్సిలిక్ ఆమ్లంగా విచ్ఛిన్నం చేయగలవు.

AKR4C16 మరియు AKR4C17 అనేవి మొక్కల సహజ పరిణామం ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన, గ్లైఫోసేట్‌ను విచ్ఛిన్నం చేసే మొట్టమొదటి ఎంజైమ్‌లు. గ్లైఫోసేట్‌ను అవి విచ్ఛిన్నం చేసే ప్రక్రియ యొక్క అణు యంత్రాంగాన్ని మరింతగా అన్వేషించడానికి, గ్వో రుయిటింగ్ బృందం ఈ రెండు ఎంజైమ్‌లకు మరియు అధిక సహకారకాలకు మధ్య ఉన్న సంబంధాన్ని విశ్లేషించడానికి ఎక్స్-రే క్రిస్టలోగ్రఫీని ఉపయోగించింది. ఈ విశ్లేషణ యొక్క సంక్లిష్ట నిర్మాణం, గ్లైఫోసేట్, NADP+ మరియు AKR4C17ల త్రైపాక్షిక సంక్లిష్టం యొక్క బంధన విధానాన్ని వెల్లడించింది మరియు AKR4C16 మరియు AKR4C17ల మధ్యవర్తిత్వంతో జరిగే గ్లైఫోసేట్ విచ్ఛిన్నం యొక్క ఉత్ప్రేరక చర్యా యంత్రాంగాన్ని ప్రతిపాదించింది.

AKR4C17/NADP+/గ్లైఫోసేట్ కాంప్లెక్స్ నిర్మాణం మరియు గ్లైఫోసేట్ విచ్ఛిన్నం యొక్క చర్య విధానం.

అణు మార్పు గ్లైఫోసేట్ యొక్క విచ్ఛిన్న సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది.

AKR4C17/NADP+/గ్లైఫోసేట్ యొక్క సూక్ష్మ త్రిమితీయ నిర్మాణ నమూనాను పొందిన తరువాత, ప్రొఫెసర్ గ్వో రుయిటింగ్ బృందం ఎంజైమ్ నిర్మాణ విశ్లేషణ మరియు హేతుబద్ధమైన రూపకల్పన ద్వారా గ్లైఫోసేట్ విచ్ఛిన్న సామర్థ్యంలో 70% పెరుగుదలతో AKR4C17F291D అనే మ్యూటెంట్ ప్రోటీన్‌ను మరింతగా పొందింది.

AKR4C17 మ్యూటెంట్ల యొక్క గ్లైఫోసేట్-క్షీణించే కార్యకలాపాల విశ్లేషణ.

"గ్లైఫోసేట్ విచ్ఛిన్నతను ఉత్ప్రేరకపరిచే AKR4C16 మరియు AKR4C17 యొక్క అణు యంత్రాంగాన్ని మా పరిశోధన వెల్లడిస్తుంది. ఇది, గ్లైఫోసేట్ విచ్ఛిన్నత సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడానికి AKR4C16 మరియు AKR4C17 లను మరింతగా సవరించడానికి ఒక ముఖ్యమైన పునాది వేస్తుంది." ఈ పత్రం యొక్క అనుబంధ రచయిత, హుబే విశ్వవిద్యాలయానికి చెందిన అసోసియేట్ ప్రొఫెసర్ డై లాంగ్‌హై మాట్లాడుతూ, తాము మెరుగైన గ్లైఫోసేట్ విచ్ఛిన్నత సామర్థ్యంతో AKR4C17F291D అనే ఒక మ్యూటెంట్ ప్రోటీన్‌ను నిర్మించామని, ఇది తక్కువ గ్లైఫోసేట్ అవశేషాలతో అధిక గ్లైఫోసేట్-నిరోధక ట్రాన్స్‌జెనిక్ పంటలను పండించడానికి మరియు పర్యావరణంలో గ్లైఫోసేట్‌ను విచ్ఛిన్నం చేయడానికి మైక్రోబియల్ ఇంజనీరింగ్ బ్యాక్టీరియాను ఉపయోగించడానికి ఒక ముఖ్యమైన సాధనాన్ని అందిస్తుందని అన్నారు.

పర్యావరణంలోని విషపూరిత మరియు హానికరమైన పదార్థాల జీవక్షయ ఎంజైమ్‌లు, టెర్పెనాయిడ్ సింథేజ్‌లు మరియు ఔషధ లక్ష్య ప్రోటీన్‌ల నిర్మాణ విశ్లేషణ మరియు యంత్రాంగ చర్చపై గ్వో రుయిటింగ్ బృందం చాలా కాలంగా పరిశోధనలో నిమగ్నమై ఉందని నివేదించబడింది. ఈ బృందంలోని లీ హావో, సహ పరిశోధకుడు యాంగ్ యూ మరియు లెక్చరర్ హు యుమేయ్ ఈ పత్రానికి సహ-ప్రథమ రచయితలు కాగా, గ్వో రుయిటింగ్ మరియు డై లాంగ్‌హాయ్ సహ-సంబంధిత రచయితలుగా ఉన్నారు.