گلائفوسیٹ کے پودوں کے انحطاط کا مالیکیولر میکانزم سامنے آیا

700,000 ٹن سے زیادہ کی سالانہ پیداوار کے ساتھ، گلائفوسیٹ دنیا میں سب سے زیادہ استعمال ہونے والی اور سب سے بڑی جڑی بوٹی مار دوا ہے۔جڑی بوٹیوں کے خلاف مزاحمت اور گلائفوسیٹ کے غلط استعمال کی وجہ سے ماحولیاتی ماحول اور انسانی صحت کے لیے ممکنہ خطرات نے بہت توجہ مبذول کرائی ہے۔ 

29 مئی کو، ہوبی یونیورسٹی کے سکول آف لائف سائنسز اور صوبائی اور وزارتی محکموں کی طرف سے مشترکہ طور پر قائم کی گئی بائیوکیٹالیسس اور اینزائم انجینئرنگ کی اسٹیٹ کلیدی لیبارٹری سے پروفیسر گو روئٹنگ کی ٹیم نے جرنل آف ہیزرڈس میٹریلز میں تازہ ترین تحقیقی مقالہ شائع کیا۔ بارنیارڈ گھاس کا پہلا تجزیہ۔(ایک مہلک دھان کی گھاس) سے ماخوذ aldo-keto reductase AKR4C16 اور AKR4C17 گلائفوسیٹ کے انحطاط کے رد عمل کے طریقہ کار کو متحرک کرتے ہیں، اور سالماتی ترمیم کے ذریعے AKR4C17 کے ذریعے گلیفوسٹ کی انحطاط کی کارکردگی کو بہت بہتر بناتے ہیں۔

بڑھتی ہوئی گلائفوسیٹ مزاحمت۔

1970 کی دہائی میں متعارف ہونے کے بعد سے، گلائفوسیٹ پوری دنیا میں مقبول ہے، اور آہستہ آہستہ سب سے سستا، سب سے زیادہ استعمال ہونے والی اور سب سے زیادہ پیداواری وسیع اسپیکٹرم جڑی بوٹی مار دوا بن گئی ہے۔یہ پودوں میں میٹابولک عوارض کا سبب بنتا ہے، بشمول ماتمی لباس، خاص طور پر 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS) کو روک کر، جو کہ پودوں کی نشوونما اور میٹابولزم میں شامل ایک اہم انزائم ہے۔اور موت.

لہٰذا، گلائفوسیٹ مزاحم ٹرانسجینک فصلوں کی افزائش اور کھیت میں گلائفوسیٹ کا استعمال جدید زراعت میں جڑی بوٹیوں کو کنٹرول کرنے کا ایک اہم طریقہ ہے۔ 

تاہم، گلائفوسیٹ کے وسیع پیمانے پر استعمال اور غلط استعمال کے ساتھ، درجنوں گھاس پھوس آہستہ آہستہ تیار ہوئی ہیں اور اعلیٰ گلائفوسیٹ رواداری کو تیار کیا ہے۔

اس کے علاوہ، گلائفوسیٹ مزاحم جینیاتی طور پر تبدیل شدہ فصلیں گلائفوسیٹ کو گل نہیں کر سکتیں، جس کے نتیجے میں فصلوں میں گلائفوسیٹ جمع اور منتقل ہو جاتا ہے، جو خوراک کی زنجیر کے ذریعے آسانی سے پھیل سکتا ہے اور انسانی صحت کو خطرے میں ڈال سکتا ہے۔ 

لہٰذا، ایسے جینز کو دریافت کرنے کی اشد ضرورت ہے جو گلائفوسیٹ کو کم کر سکتے ہیں، تاکہ کم گلائفوسیٹ کی باقیات کے ساتھ اعلیٰ گلائفوسیٹ مزاحم ٹرانسجینک فصلیں کاشت کی جائیں۔

کرسٹل ڈھانچہ اور پودوں سے ماخوذ گلائفوسٹیٹ ڈیگریڈنگ انزائمز کے کیٹلیٹک ری ایکشن میکانزم کو حل کرنا

2019 میں، چینی اور آسٹریلوی تحقیقی ٹیموں نے پہلی بار گلائفوسیٹ کے خلاف مزاحمت کرنے والی بارنیارڈ گھاس سے دو گلائفوسیٹ کو تباہ کرنے والے الڈو کیٹو ریڈکٹیس، AKR4C16 اور AKR4C17 کی نشاندہی کی۔وہ NADP+ کو ایک کوفیکٹر کے طور پر استعمال کر سکتے ہیں تاکہ گلائفوسیٹ کو غیر زہریلا امینو میتھائل فاسفونک ایسڈ اور گلائی آکسیلک ایسڈ میں تبدیل کر سکیں۔

AKR4C16 اور AKR4C17 پودوں کے قدرتی ارتقاء سے پیدا ہونے والے پہلے رپورٹ کردہ گلائفوسیٹ کو تباہ کرنے والے انزائمز ہیں۔ان کے گلائفوسیٹ کے انحطاط کے مالیکیولر میکانزم کو مزید دریافت کرنے کے لیے، گو روئٹنگ کی ٹیم نے ان دو خامروں اور کوفیکٹر ہائی کے درمیان تعلق کا تجزیہ کرنے کے لیے ایکس رے کرسٹالگرافی کا استعمال کیا۔ریزولیوشن کے پیچیدہ ڈھانچے نے گلائفوسیٹ، NADP+ اور AKR4C17 کے ٹرنری کمپلیکس کے بائنڈنگ موڈ کا انکشاف کیا، اور AKR4C16 اور AKR4C17-ثالثی گلائفوسیٹ انحطاط کا کیٹلیٹک ری ایکشن میکانزم تجویز کیا۔

AKR4C17/NADP+/glyphosate کمپلیکس کا ڈھانچہ اور گلائفوسیٹ کے انحطاط کا رد عمل میکانزم۔

سالماتی ترمیم گلائفوسیٹ کی انحطاط کی کارکردگی کو بہتر بناتی ہے۔

AKR4C17/NADP+/glyphosate کے عمدہ سہ جہتی ساختی ماڈل کو حاصل کرنے کے بعد، پروفیسر Guo Ruiting کی ٹیم نے مزید ایک اتپریورتی پروٹین AKR4C17F291D حاصل کیا جس میں انزائم ڈیزائن اور انزائم ڈھانچہ کے ذریعے گلیفوسٹ کی انحطاطی کارکردگی میں 70 فیصد اضافہ ہوا۔

AKR4C17 اتپریورتیوں کی گلائفوسیٹ کی تنزلی کی سرگرمی کا تجزیہ۔

"ہمارا کام AKR4C16 اور AKR4C17 کے مالیکیولر میکانزم کو ظاہر کرتا ہے جو گلائفوسیٹ کے انحطاط کو اتپریرک کرتا ہے، جو AKR4C16 اور AKR4C17 میں مزید ترمیم کے لیے ایک اہم بنیاد رکھتا ہے تاکہ گلائفوسیٹ کی انحطاط کی کارکردگی کو بہتر بنایا جا سکے۔"مقالے کے متعلقہ مصنف، ہوبی یونیورسٹی کے ایسوسی ایٹ پروفیسر ڈائی لونگہائی نے کہا کہ انہوں نے بہتر گلائفوسیٹ انحطاط کی کارکردگی کے ساتھ ایک اتپریورتی پروٹین AKR4C17F291D بنایا، جو کہ اعلی گلیفوسٹ سے مزاحم ٹرانسجینک فصلوں کو کاشت کرنے کے لیے ایک اہم آلہ فراہم کرتا ہے جس میں کم گلائی فاسٹ انجن اور کم گلائی فاسٹ انجن کا استعمال ہوتا ہے۔ ماحول میں گلائفوسیٹ کو کم کرنا۔

بتایا جاتا ہے کہ Guo Ruiting کی ٹیم طویل عرصے سے ماحول میں زہریلے اور نقصان دہ مادوں کے بایوڈیگریڈیشن انزائمز، terpenoid synthases، اور منشیات کے ٹارگٹ پروٹین کے ڈھانچے کے تجزیہ اور میکانزم کی بحث پر تحقیق میں مصروف ہے۔لی ہاؤ، ایسوسی ایٹ محقق یانگ یو اور ٹیم میں لیکچرر ہو یومی اس مقالے کے شریک پہلے مصنفین ہیں، اور گو روئٹنگ اور ڈائی لونگہائی شریک متعلقہ مصنفین ہیں۔