Solid-state NMR determination of glyphosate metabolism in a Pseudomonas sp.
J Biol Chem · 1985 · 260:5899-905 · PMID 3997803 · 등급6 세포·모델 세포실험 · 물질과 작용기전 > AMPA·분해 · 미생물
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토양 균주 Pseudomonas sp. PG2982에서 광범위 제초제인 글리포세이트(N-phosphonomethylglycine)의 대사 경로는 온전한 동결건조 세포에 대한 교차 편광 마법각 회전 ${}^{15}\text{N}$ 및 ${}^{13}\text{C}$ NMR을 이용하여 규명되었다. ${}^{13}\text{C}$- 및 ${}^{15}\text{N}$-표지된 글리포세이트를 사용하여 배양한 샘플을 분석한 결과, PG2982는 토양 미생물 혼합 배양체에서 보고된 바와 같이 글리포세이트를 아미노메틸포스포네이트로 대사시키지 않는 것으로 나타났다. 대신, 글리포세이트의 포스포노메틸 탄소-질소 결합이 절단되어 글라이신이 방출되었다. 고체상 NMR 분석 결과, 이 글라이신의 20%는 퓨린 합성에 사용되었고, 35%는 글리실 잔기로 단백질에 통합되었으며, 추가로 35%가 세릴 잔기로 통합되었다. 글리포세이트의 포스포노메틸 탄소는 궁극적으로 핵산의 퓨린 고리의 C-2 및 C-8 위치, 메티오닌과 티미딘의 메틸기, 그리고 세린의 메틸렌기에 포함되는 등 여러 부위에 통합되었다. 포스포노메틸 탄소의 통합 양상은 단일탄소 전달을 촉진하는 보조효소인 테트라하이드로폴레이트의 관여를 시사한다. 이는 순수 배양체에서 글리포세이트 대사를 완전히 규명한 최초의 사례이며, 단일 및 이중 교차 편광 고체상 NMR을 모두 사용한 최초의 박테리아 대사 연구이다.ORIGINAL ABSTRACT
The metabolism of the broad-spectrum herbicide, glyphosate (N-phosphonomethylglycine) in a soil Pseudomonas sp. PG2982 has been determined by cross-polarization magic-angle spinning 15N and 13C NMR of intact lyophilized cells. Using samples grown on 13C- and 15N-labeled glyphosate, we find that PG2982 does not metabolize glyphosate to aminomethylphosphonate as has been reported for mixed cultures of soil microbes. Rather, the phosphonomethyl carbon-nitrogen bond in glyphosate is cleaved, releasing glycine. Solid-state NMR analysis reveals that 20% of this glycine is used in the synthesis of purines, 35% is incorporated into protein as glycyl residues, with an additional 35% incorporated as seryl residues. The phosphonomethyl carbon of glyphosate is ultimately incorporated into a number of sites, including the C-2 and C-8 positions of the purine rings of nucleic acids, methyl groups of methionine and thymidine, and the methylene group of serine. The pattern of phosphonomethyl carbon incorporation indicates the involvement of tetrahydrofolate, a coenzyme which facilitates single-carbon transfers. This is the first complete determination of the metabolism of glyphosate in a pure culture, and the first bacterial metabolic study using both single and double cross-polarization solid-state NMR.| 저자 | Jacob, G. S.; Schaefer, J.; Stejskal, E. O.; McKay, R. A. |
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| 저널 | The Journal of biological chemistry |
| 권·호·쪽 | 260(10), 5899-905 |
| PMID | 3997803 |
| MeSH | Biodegradation, Environmental; Chemical Phenomena; Chemistry; Glycine; Herbicides; Magnetic Resonance Spectroscopy; Pseudomonas; Glyphosate |