ഗ്ലൈഫോസേറ്റിന്റെ സസ്യ നശീകരണത്തിന്റെ തന്മാത്രാ സംവിധാനം വെളിപ്പെടുത്തി

700,000 ടണ്ണിലധികം വാർഷിക ഉൽപ്പാദനത്തോടെ, ലോകത്തിലെ ഏറ്റവും വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നതും ഏറ്റവും വലുതുമായ കളനാശിനിയാണ് ഗ്ലൈഫോസേറ്റ്. ഗ്ലൈഫോസേറ്റിന്റെ ദുരുപയോഗം മൂലമുണ്ടാകുന്ന കള പ്രതിരോധവും പാരിസ്ഥിതിക പരിസ്ഥിതിക്കും മനുഷ്യന്റെ ആരോഗ്യത്തിനും ഉണ്ടാകാവുന്ന ഭീഷണികളും വളരെയധികം ശ്രദ്ധ ആകർഷിച്ചു. 

മെയ് 29-ന്, ഹുബെയ് യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലെ സ്കൂൾ ഓഫ് ലൈഫ് സയൻസസും പ്രവിശ്യാ, മന്ത്രി വകുപ്പുകളും സംയുക്തമായി സ്ഥാപിച്ച സ്റ്റേറ്റ് കീ ലബോറട്ടറി ഓഫ് ബയോകാറ്റലിസിസ് ആൻഡ് എൻസൈം എഞ്ചിനീയറിംഗിൽ നിന്നുള്ള പ്രൊഫസർ ഗുവോ റുയിറ്റിംഗിന്റെ സംഘം, ബാർൺയാർഡ് പുല്ലിന്റെ ആദ്യ വിശകലനം വിശകലനം ചെയ്തുകൊണ്ട് ജേണൽ ഓഫ് ഹാസാർഡസ് മെറ്റീരിയൽസിൽ ഏറ്റവും പുതിയ ഗവേഷണ പ്രബന്ധം പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു. (ഒരു മാരകമായ നെല്ല് കള)-ഉത്ഭവിച്ച ആൽഡോ-കീറ്റോ റിഡക്റ്റേസ് AKR4C16 ഉം AKR4C17 ഉം ഗ്ലൈഫോസേറ്റ് ഡീഗ്രഡേഷന്റെ പ്രതിപ്രവർത്തന സംവിധാനത്തെ ഉത്തേജിപ്പിക്കുന്നു, കൂടാതെ തന്മാത്രാ പരിഷ്കരണത്തിലൂടെ AKR4C17 വഴി ഗ്ലൈഫോസേറ്റിന്റെ ഡീഗ്രഡേഷൻ കാര്യക്ഷമത വളരെയധികം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു.

ഗ്ലൈഫോസേറ്റിനോടുള്ള പ്രതിരോധം വർദ്ധിക്കുന്നു.

1970-കളിൽ അവതരിപ്പിച്ചതിനുശേഷം, ഗ്ലൈഫോസേറ്റ് ലോകമെമ്പാടും പ്രചാരത്തിലുണ്ട്, ക്രമേണ ഏറ്റവും വിലകുറഞ്ഞതും, ഏറ്റവും വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നതും, ഏറ്റവും ഉൽപ്പാദനക്ഷമവുമായ വിശാലമായ സ്പെക്ട്രം കളനാശിനിയായി ഇത് മാറി. സസ്യവളർച്ചയിലും ഉപാപചയത്തിലും മരണത്തിലും ഉൾപ്പെടുന്ന ഒരു പ്രധാന എൻസൈമായ 5-എനോൽപൈരുവൈൽഷികിമേറ്റ്-3-ഫോസ്ഫേറ്റ് സിന്തേസ് (ഇപിഎസ്പിഎസ്) പ്രത്യേകമായി തടയുന്നതിലൂടെ, കളകൾ ഉൾപ്പെടെയുള്ള സസ്യങ്ങളിൽ ഇത് ഉപാപചയ വൈകല്യങ്ങൾക്ക് കാരണമാകുന്നു.

അതുകൊണ്ട്, ഗ്ലൈഫോസേറ്റ് പ്രതിരോധശേഷിയുള്ള ട്രാൻസ്ജെനിക് വിളകളുടെ പ്രജനനവും വയലിൽ ഗ്ലൈഫോസേറ്റ് ഉപയോഗിക്കുന്നതും ആധുനിക കൃഷിയിൽ കളകളെ നിയന്ത്രിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു പ്രധാന മാർഗമാണ്. 

എന്നിരുന്നാലും, ഗ്ലൈഫോസേറ്റിന്റെ വ്യാപകമായ ഉപയോഗവും ദുരുപയോഗവും മൂലം, ഡസൻ കണക്കിന് കളകൾ ക്രമേണ പരിണമിക്കുകയും ഉയർന്ന ഗ്ലൈഫോസേറ്റ് സഹിഷ്ണുത വികസിപ്പിക്കുകയും ചെയ്തു.

കൂടാതെ, ഗ്ലൈഫോസേറ്റിനെ പ്രതിരോധിക്കുന്ന ജനിതകമാറ്റം വരുത്തിയ വിളകൾക്ക് ഗ്ലൈഫോസേറ്റ് വിഘടിപ്പിക്കാൻ കഴിയില്ല, ഇത് വിളകളിൽ ഗ്ലൈഫോസേറ്റ് അടിഞ്ഞുകൂടുന്നതിനും കൈമാറ്റം ചെയ്യുന്നതിനും കാരണമാകുന്നു, ഇത് ഭക്ഷ്യ ശൃംഖലയിലൂടെ എളുപ്പത്തിൽ വ്യാപിക്കുകയും മനുഷ്യന്റെ ആരോഗ്യത്തിന് അപകടമുണ്ടാക്കുകയും ചെയ്യും. 

അതിനാൽ, ഗ്ലൈഫോസേറ്റിനെ വിഘടിപ്പിക്കാൻ കഴിയുന്ന ജീനുകൾ കണ്ടെത്തേണ്ടത് അടിയന്തിരമാണ്, അതുവഴി കുറഞ്ഞ ഗ്ലൈഫോസേറ്റ് അവശിഷ്ടങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് ഉയർന്ന ഗ്ലൈഫോസേറ്റ് പ്രതിരോധശേഷിയുള്ള ട്രാൻസ്ജെനിക് വിളകൾ വളർത്തിയെടുക്കാം.

സസ്യജന്യ ഗ്ലൈഫോസേറ്റ്-ഡീഗ്രേഡിംഗ് എൻസൈമുകളുടെ ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനയും കാറ്റലറ്റിക് പ്രതികരണ സംവിധാനവും പരിഹരിക്കുന്നു.

2019-ൽ, ചൈനീസ്, ഓസ്‌ട്രേലിയൻ ഗവേഷണ സംഘങ്ങൾ ഗ്ലൈഫോസേറ്റ്-പ്രതിരോധശേഷിയുള്ള ബാർനിയാർഡ് പുല്ലിൽ നിന്ന് രണ്ട് ഗ്ലൈഫോസേറ്റ്-ഡീഗ്രേഡിംഗ് ആൽഡോ-കീറ്റോ റിഡക്റ്റേസുകൾ, AKR4C16, AKR4C17 എന്നിവ ആദ്യമായി തിരിച്ചറിഞ്ഞു. ഗ്ലൈഫോസേറ്റിനെ വിഷരഹിത അമിനോമെതൈൽഫോസ്‌ഫോണിക് ആസിഡും ഗ്ലയോക്‌സിലിക് ആസിഡുമായി വിഘടിപ്പിക്കുന്നതിന് അവർക്ക് NADP+ ഒരു സഹഘടകമായി ഉപയോഗിക്കാം.

സസ്യങ്ങളുടെ സ്വാഭാവിക പരിണാമം വഴി ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന ഗ്ലൈഫോസേറ്റ്-ഡീഗ്രേഡിംഗ് എൻസൈമുകളാണ് AKR4C16 ഉം AKR4C17 ഉം. ഗ്ലൈഫോസേറ്റിന്റെ ഡീഗ്രേഡേഷന്റെ തന്മാത്രാ സംവിധാനം കൂടുതൽ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യുന്നതിനായി, ഗുവോ റുയിറ്റിംഗിന്റെ സംഘം എക്സ്-റേ ക്രിസ്റ്റലോഗ്രാഫി ഉപയോഗിച്ച് ഈ രണ്ട് എൻസൈമുകളും കോഫാക്ടർ ഹൈയും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം വിശകലനം ചെയ്തു. റെസല്യൂഷന്റെ സങ്കീർണ്ണ ഘടന ഗ്ലൈഫോസേറ്റിന്റെ ത്രിമാന സമുച്ചയമായ NADP+ ഉം AKR4C17 ഉം തമ്മിലുള്ള ബൈൻഡിംഗ് മോഡ് വെളിപ്പെടുത്തി, AKR4C16 ഉം AKR4C17-മധ്യസ്ഥതയുള്ള ഗ്ലൈഫോസേറ്റ് ഡീഗ്രേഡേഷന്റെയും കാറ്റലറ്റിക് പ്രതികരണ സംവിധാനം നിർദ്ദേശിച്ചു.

AKR4C17/NADP+/ഗ്ലൈഫോസേറ്റ് സമുച്ചയത്തിന്റെ ഘടനയും ഗ്ലൈഫോസേറ്റ് നശീകരണത്തിന്റെ പ്രതിപ്രവർത്തന സംവിധാനവും.

ഗ്ലൈഫോസേറ്റിന്റെ ഡീഗ്രഡേഷൻ കാര്യക്ഷമത തന്മാത്രാ പരിഷ്ക്കരണം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു.

AKR4C17/NADP+/ഗ്ലൈഫോസേറ്റിന്റെ സൂക്ഷ്മമായ ത്രിമാന ഘടനാ മാതൃക ലഭിച്ചതിനുശേഷം, പ്രൊഫസർ ഗുവോ റുയിറ്റിംഗിന്റെ സംഘം എൻസൈം ഘടന വിശകലനത്തിലൂടെയും യുക്തിസഹമായ രൂപകൽപ്പനയിലൂടെയും ഗ്ലൈഫോസേറ്റിന്റെ ഡീഗ്രഡേഷൻ കാര്യക്ഷമതയിൽ 70% വർദ്ധനവുള്ള ഒരു മ്യൂട്ടന്റ് പ്രോട്ടീൻ AKR4C17F291D കൂടുതൽ നേടി.

AKR4C17 മ്യൂട്ടന്റുകളുടെ ഗ്ലൈഫോസേറ്റ്-ഡീഗ്രേഡിംഗ് പ്രവർത്തനത്തിന്റെ വിശകലനം.

"AKR4C16 ഉം AKR4C17 ഉം ഗ്ലൈഫോസേറ്റിന്റെ ഡീഗ്രഡേഷൻ ഉത്തേജിപ്പിക്കുന്ന തന്മാത്രാ സംവിധാനത്തെ ഞങ്ങളുടെ പ്രവർത്തനം വെളിപ്പെടുത്തുന്നു, ഇത് AKR4C16 ഉം AKR4C17 ഉം ഗ്ലൈഫോസേറ്റിന്റെ ഡീഗ്രഡേഷൻ കാര്യക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് കൂടുതൽ പരിഷ്ക്കരണത്തിന് ഒരു പ്രധാന അടിത്തറയിടുന്നു." മെച്ചപ്പെട്ട ഗ്ലൈഫോസേറ്റ് ഡീഗ്രഡേഷൻ കാര്യക്ഷമതയോടെ ഒരു മ്യൂട്ടന്റ് പ്രോട്ടീൻ AKR4C17F291D നിർമ്മിച്ചതായി ഹ്യൂബി സർവകലാശാലയിലെ അസോസിയേറ്റ് പ്രൊഫസർ ഡായ് ലോങ്ഹായ് പറഞ്ഞു, കുറഞ്ഞ ഗ്ലൈഫോസേറ്റ് അവശിഷ്ടങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് ഉയർന്ന ഗ്ലൈഫോസേറ്റ്-പ്രതിരോധശേഷിയുള്ള ട്രാൻസ്ജെനിക് വിളകൾ വളർത്തുന്നതിനും പരിസ്ഥിതിയിൽ ഗ്ലൈഫോസേറ്റ് ഡീഗ്രഡേറ്റ് ചെയ്യുന്നതിന് മൈക്രോബയൽ എഞ്ചിനീയറിംഗ് ബാക്ടീരിയകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നതിനും ഇത് ഒരു പ്രധാന ഉപകരണം നൽകുന്നു.

പരിസ്ഥിതിയിലെ വിഷാംശമുള്ളതും ദോഷകരവുമായ വസ്തുക്കളുടെ ബയോഡീഗ്രേഡേഷൻ എൻസൈമുകൾ, ടെർപെനോയിഡ് സിന്തസുകൾ, മയക്കുമരുന്ന് ടാർഗെറ്റ് പ്രോട്ടീനുകൾ എന്നിവയുടെ ഘടനാ വിശകലനത്തെയും മെക്കാനിസത്തെയും കുറിച്ചുള്ള ചർച്ചയിൽ ഗുവോ റുയിറ്റിംഗിന്റെ സംഘം വളരെക്കാലമായി ഏർപ്പെട്ടിരിക്കുന്നതായി റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യപ്പെടുന്നു. ലി ഹാവോ, അസോസിയേറ്റ് ഗവേഷകനായ യാങ് യു, ലക്ചറർ ഹു യുമെയ് എന്നിവരാണ് പ്രബന്ധത്തിന്റെ സഹ-ആദ്യ രചയിതാക്കൾ, ഗുവോ റുയിറ്റിംഗും ഡായ് ലോങ്ഹായും സഹ-അനുയോജ്യരായ രചയിതാക്കളാണ്.