Discovery of a glyphosate oxidase in nature.
FEMS Microbiol Lett · 2024 · 371 · PMID 39419776 · 등급5 동물·현장 현장조사 · 물질과 작용기전 > AMPA·분해
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초록 전문 번역 · gemma4:e4b
글리포세이트는 지구상에서 가장 많이 사용되는 제초제이다. 반세기 동안 사용된 결과, 우리는 글리포세이트를 분해하는 두 가지 생분해 경로만을 알고 있으며, 이들 경로는 각각 우발적으로 글리포세이트를 분해하는 것으로 보인다. 한 경로는 글리신 산화효소(GO)에 의해 촉매되는 글리포세이트의 산화를 시작으로 한다. 현재까지 자연계에서 발견된 GO 효소 중 글리포세이트만을 선택적으로 산화시키는 것은 없지만, 그 활성이 충분하여 글리포세이트 분해를 개시할 수 있다. 그러나 글리신보다 글리포세이트를 우선적으로 산화시키는 GO 효소, 즉 글리포세이트 산화효소(GOX)는 장기간의 글리포세이트 노출에 직면한 환경에서 진화했을 수 있다. 이 가설을 검증하기 위해, 우리는 글리포세이트에 노출된 농업 토양으로부터 메타유전체 라이브러리를 스크리닝하였고, 클론 11AW19(GO19)에서 글리신보다 글리포세이트를 네 자릿수만큼 선호하는 GOX를 확인하였다. 이는 글리포세이트 선호성을 보이는 자연 발생원으로부터 분리된 최초의 GO이다. 우리는 자연계에 존재하는 최초의 GOX를 발견했을 뿐만 아니라, 유도 진화(directed evolution)를 이용하여 설계한 것들보다 더 높은 촉매 효율성과 특이성을 가진 GOX를 찾는 데 기능적 메타유전체학의 유용성을 입증하였다.ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate is the most used herbicide on Earth. After a half-century of use we know only two biodegradative pathways, each of which appears to degrade glyphosate incidentally. One pathway begins with oxidation of glyphosate catalysed by glycine oxidase (GO). To date, no naturally occurring GO enzymes preferentially oxidize glyphosate but nonetheless are sufficiently active to initiate its degradation. However, GO enzymes that preferentially oxidize glyphosate over glycine-i.e. glyphosate oxidases (GOXs)-may have evolved in environments facing prolonged glyphosate exposure. To test this hypothesis, we screened a metagenomic library from glyphosate-exposed agricultural soil and identified a GOX from clone 11AW19 (GO19) that prefers glyphosate over glycine by four orders of magnitude. This is the first GO isolated from a natural source exhibiting a glyphosate preference. Not only have we discovered the first GOX in nature, but we have also demonstrated the utility of functional metagenomics to find a GOX with greater catalytic efficiency and specificity than those engineered using directed evolution.| 저자 | Ma, M.; Ardalan, A.; Van Dyk, A.; Charles, T. C.; Horsman, G. P. |
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| 저널 | FEMS microbiology letters |
| 권·호·쪽 | 371 |
| PMID | 39419776 |
| DOI | 10.1093/femsle/fnae086 |
| MeSH | Glyphosate; Glycine; Herbicides; Amino Acid Oxidoreductases; Soil Microbiology; Metagenomics; Oxidation-Reduction |