Molecular basis for the herbicide resistance of Roundup Ready crops.
Proc Natl Acad Sci U S A · 2006 · 103:13010-5 · PMID 16916934 · 등급6 세포·모델 세포실험 · 물질과 작용기전 > EPSPS·시킴산 경로 · 식물 · 제형(GBH)
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광범위 제초제인 글리포세이트에 내성을 갖도록 형질전환된 작물의 개발은 전 세계적으로 농업 효율성을 크게 향상시켰다. 라운드업과 같은 글리포세이트계 제초제는 식물 생존에 절대적으로 필요한 효소인 시키미산 경로 효소 5-엔올피르빌시키미산 3-인산(EPSP) 합성효소를 표적으로 한다. 라운드업 레디 작물은 아그로박테리움 sp. 균주 CP4에서 유래한 글리포세이트에 불감성인 형태의 이 효소 코딩 유전자를 가지고 있다. 이 유전자가 식물 게놈에 통합되면, 그 산물인 CP4 EPSP 합성효소가 작물에 글리포세이트 내성을 부여한다. 비록 널리 사용되고 있지만, 이러한 글리포세이트 내성의 분자적 근거는 여전히 불분명했다. 우리는 CP4 EPSP 합성효소를 코딩하는 합성 유전자를 생성하고 효소를 동역학 및 결정학을 이용하여 특성화하였다. CP4 효소는 알려진 EPSP 합성효소들 사이에서 독특한 예상치 못한 동역학적 및 구조적 특성을 가진다. 글리포세이트는 응축되고 비억제성인 형태의 CP4 EPSP 합성효소에 결합한다. 활성 부위의 단일 자리 돌연변이(Ala-100-Gly)를 통해 글리포세이트 민감성이 회복될 수 있으며, 이는 글리포세이트가 확장되고 억제성인 형태로 결합할 수 있게 한다.ORIGINAL ABSTRACT
The engineering of transgenic crops resistant to the broad-spectrum herbicide glyphosate has greatly improved agricultural efficiency worldwide. Glyphosate-based herbicides, such as Roundup, target the shikimate pathway enzyme 5-enolpyruvylshikimate 3-phosphate (EPSP) synthase, the functionality of which is absolutely required for the survival of plants. Roundup Ready plants carry the gene coding for a glyphosate-insensitive form of this enzyme, obtained from Agrobacterium sp. strain CP4. Once incorporated into the plant genome, the gene product, CP4 EPSP synthase, confers crop resistance to glyphosate. Although widely used, the molecular basis for this glyphosate-resistance has remained obscure. We generated a synthetic gene coding for CP4 EPSP synthase and characterized the enzyme using kinetics and crystallography. The CP4 enzyme has unexpected kinetic and structural properties that render it unique among the known EPSP synthases. Glyphosate binds to the CP4 EPSP synthase in a condensed, noninhibitory conformation. Glyphosate sensitivity can be restored through a single-site mutation in the active site (Ala-100-Gly), allowing glyphosate to bind in its extended, inhibitory conformation.| 저자 | Funke, T.; Han, H.; Healy-Fried, M. L.; Fischer, M.; Schönbrunn, E. |
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| 저널 | Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America |
| 권·호·쪽 | 103(35), 13010-5 |
| PMID | 16916934 |
| DOI | 10.1073/pnas.0603638103 |
| MeSH | 3-Phosphoshikimate 1-Carboxyvinyltransferase; Crops, Agricultural; Crystallography, X-Ray; Drug Resistance; Glycine; Herbicides; Kinetics; Models, Molecular; Molecular Conformation; Glyphosate |