1. 首頁 > 健康養生 > >

打破50年瓶頸！中國農藥領域首篇《自然》，破譯幾丁質生物合成機制

健康知識養生常識

▎藥明康德內容團隊編纂
【打破50年瓶頸！中國農藥領域首篇《自然》，破譯幾丁質生物合成機制】2022年諾貝爾生理學或醫學獎宣布在即 ，
打破50年瓶頸！中國農藥領域首篇《自然》，破譯幾丁質生物合成機制
文章圖片
本周 ， 《天然》雜志在線發表了中國團隊的一項重要成果 。 中國農業科學院植物保護研究所/農業基因組研究所楊青教授團隊和中國科學院高能物理研究所龔勇研究員合作 ， 闡明了幾丁質生物合成的機制 ， 從而為針對幾丁質合成酶的新型綠色農藥精準設計奠定了基礎 。 據介紹 ， 這也是中國農藥領域在《天然》發表的首篇論文 。
打破50年瓶頸！中國農藥領域首篇《自然》，破譯幾丁質生物合成機制
文章圖片
要理解這項研究的重要意義 ， 就要從幾丁質說起 。 幾丁質俗稱甲殼素 ， 是地球上含量最豐碩的氨基聚糖 。 固然名稱可能有點目生 ， 但幾丁質在自然界相稱常見：在昆蟲的外殼、真菌的細胞壁等結構中 ， 幾丁質都是不可或缺的成分；但與此同時 ， 這種物質卻不存在于植物和哺乳動物中 。
對于科學家來說 ， 這樣的特征使得幾丁質成為農藥研發的絕佳材料 。 假如能針對幾丁質合成酶設計農藥、按捺害蟲與病原真菌合成幾丁質 ， 就能起到殺菌劑與殺蟲劑的效果；同時 ， 人體不含幾丁質 ， 因此這類農藥對人體安全無害 。
早在半個世紀前 ， 就有科學家研發出按捺真菌或昆蟲幾丁質合成的藥物 ， 相關農藥已經泛起在市場上 。 但一直以來 ， 這類農藥的研發進展緩慢、農藥種類單一 ， 一個樞紐障礙就是缺乏幾丁質合成酶三維結構的正確信息 ， 這導致了幾丁質合成酶的結構-功能關系不明確 ， 進而阻礙了農藥的設計 。
打破50年瓶頸！中國農藥領域首篇《自然》，破譯幾丁質生物合成機制
文章圖片
▲被大豆疫霉感染的大豆（圖片來源：VanessaTremblay,DebraL.McLaren,YongMinKim,StephenE.Strelkov,RobertL.Conner,OwenWally,andRichardR.Bélanger）
在這項最新研究中 ， 研究團隊通過冷凍電鏡、掃描電鏡、X射線衍射等手段 ， 成功破譯了幾丁質的生物合成過程 。 他們選取的研究對象是大豆疫霉（Phytophthorasojae）的幾丁質合成酶PsChs1 。 大豆疫霉可以導致大豆的根莖腐爛 ， 每年造成的經濟損失超過10億美元 。
研究團隊分別解析了PsChs1在5種不同狀態下的三維結構 ， 包括：自由狀態、與底物（N-乙酰葡糖胺）結合、與幾丁質低聚物結合、反應后與產物結合、與合成酶抑制劑（尼克霉素）結合這5種狀態 。 根據這些不同狀態下的結構 ， 研究團隊闡明了幾丁質生物合成的完整過程 ， 并且揭示了尼克霉素按捺幾丁質生物合成的機制 。
打破50年瓶頸！中國農藥領域首篇《自然》，破譯幾丁質生物合成機制
文章圖片