وبلاگ

تیمی از محققان در CSIR-موسسه تحقیقات گیاه شناسی ملی (CSIR-NBRI)، لاکنو، فعالیت عملکردی پروتئین گیاهی Tma12 را که برای مگس سفید سمی است بررسی کرد. این مطالعه نشان داد که Tma12 با تخریب کیتین مگس های سفید را از بین می برد. نتایج این تحقیق می تواند توسط پالایشگاه های زیستی در تولید سوخت های زیستی و گسترش افق آفت کش های زیستی مورد استفاده قرار گیرد.

آلوده کردن طیف گسترده ای از محصولات مهم اقتصادی، Bemisia tabaciاین حشره که با نام مگس سفید شناخته می شود، در سطح جهانی یکی از مخرب ترین آفات حشره محسوب می شود. آلودگی به مگس سفید در درجه اول با استفاده از آفت کش های شیمیایی کنترل می شود. این آفت کش ها به دلیل مقرون به صرفه بودن، در دسترس بودن و نتایج فوری به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند. با این حال، استفاده بیش از حد از آنها منجر به خطرات بهداشتی و زیست محیطی می شود و نیاز فوری به جایگزین های سازگار با محیط زیست برای مدیریت آفات مزرعه ایجاد می کند. پرادیومنا کومار سینگدانشمند ارشد، CSIR-موسسه تحقیقات گیاه شناسی ملی (CSIR-NBRI)، لاکنودر حال کار بر روی توسعه استراتژی های ایمن تر برای مدیریت آفات و بهبود محصول است.

در سال 2016، گروه سینگ یک جایگزین پایدار و سازگار با محیط زیست برای کنترل هجوم مگس سفید ایجاد کرد. آنها گزارش می دهند که Tma12، یک پروتئین سرخس Tectaria macrodonta، برای جمعیت مگس سفید سمی است.

تیم جدیدترین است مطالعه نشان می دهد که چگونه Tma12 مگس های سفید را می کشد.

پروتئین‌های درگیر در عملکردهای بیولوژیکی به عنوان پروتئین‌های عملکردی شناخته می‌شوند، در مقایسه با پروتئین‌هایی که در تأمین ساختار یک موجود زنده یا سلول (پروتئین‌های ساختاری) نقش دارند. مطالعه جزئیات عملکردی یک پروتئین نامیده می شود را“تجزیه و تحلیل فعالیت عملکردی پروتئین در مطالعه خود، نویسندگان فعالیت عملکردی Tma12 را بررسی کردند و ویژگی‌های متمایز ویژگی تخریب کیتین آن را توصیف کردند. علاوه بر این، آنها محل دقیق اتصال کیتین را در ساختار Tma12 محلی سازی کرده اند.

مطالعات قبلی نشان داده اند که Tma12 ممکن است قادر به تبدیل قندهای پیچیده مانند کیتین به ترکیبات ساده تر باشد. کیتین مسئول حمایت ساختاری حشرات است – رشد و نمو آنها به شدت به کیتین وابسته است. برای این منظور حشرات به طور مکرر در بافت های مختلف کیتین تولید می کنند. قرار گرفتن در معرض کیتینولیتیک ها (مواد تجزیه کننده کیتین) ساختار طبیعی آنها را مختل می کند و چرخه زندگی این حشرات را تغییر می دهد و در نتیجه آنها را می کشد.

مونواکسیژنازهای پلی ساکارید لیتیک (LPMOs) آنزیم های قدرتمندی هستند که می توانند قندهای پیچیده را به اشکال ساده تر تجزیه کنند. اگرچه Tma12 برای اتصال کیتین شناخته شده است، توصیف دقیق فعالیت آنزیمی آن قبلاً انجام نشده است. برای آزمایش اینکه آیا Tma12 دارای فعالیت تجزیه‌کننده کیتین LPMO مانند است یا خیر، تیم الیاف کیتین را به Tma12 ارائه کردند و الیگوساکاریدهای کیتین هضم شده را با استفاده از کروماتوگرافی مایع-طیف‌سنجی جرمی پشت سر هم (LC-MS/MS)، یک تکنیک شیمی تحلیلی که می‌تواند به شناسایی مولکول‌ها بر اساس قابلیت‌های جداسازی فیزیکی کروماتوگرافی مایع با قابلیت‌های آنالیز جرمی طیف‌سنجی جرمی. آنها دریافتند که Tma12 در واقع می تواند کیتین را به ترکیبات ساده تری تجزیه کند.

این گروه تحقیقاتی ادعا می کند که فعالیت تجزیه کننده کیتین Tma12 با فعالیت حشره کش آن مرتبط است. برای آزمایش این موضوع، فعالیت LPMO Tma12 را حذف کردند. این حذف با حذف یون‌های مس (ضروری برای Tma12 برای عملکرد مناسب) موجود در محل کاتالیزوری آنزیم انجام شد، و سپس با یک ماده شیمیایی به نام دی‌اتیل پیروکربنات (DEPC) که به اصلاح باقی‌مانده‌های اسید آمینه پروتئین‌ها شناخته می‌شود، انجام شد. این منجر به از دست دادن توانایی آنزیم برای تجزیه کیتین همراه با فعالیت حشره کش آن شد. محققان از تکنیکی به نام دو رنگی دایره ای (یک تکنیک طیف سنجی بر اساس نور پلاریزه دایره ای برای تعیین ساختار پروتئین ها) برای مقایسه ساختار پروتئین های اصلاح شده و اصلاح نشده استفاده می شود. این گروه دریافتند که یون‌های مس برای عملکرد Tma12 ضروری هستند و درمان DEPC ساختار پروتئین را تغییر نداد. حتی پس از درمان DEPC، پروتئین عملکردی بود.

یکی از محصولات جانبی تولید شده پس از هضم کیتین مبتنی بر Tma12 متانول است که می تواند به عنوان سوخت زیستی استفاده شود. جیوتی سینگ، دانشیار ارشد و نویسنده اول این مطالعه، نسبت به کاربردهای صنعتی بالقوه آن خوش بین است. او با تاکید بر هدف دوگانه آن، می گوید: را“عملکرد کیتینولیتیک پروتئین Tma12 می تواند توسط پالایشگاه های زیستی صنعتی در تولید سوخت های زیستی و آفت کش های زیستی مورد بهره برداری قرار گیرد. بنابراین، تحقیقاتی که فعالیت آنزیمی Tma12 را بررسی می‌کنند آینده امیدوارکننده‌ای دارد.

گوری ساکسنااستاد گروه گیاه شناسی دانشگاه لاکنو، که با مطالعه مرتبط نبود، با یافته های آن مجذوب شد. او اشاره می کند

این حشرات کوچک به دلیل تأثیر آنها بر بهره وری کشاورزی دائماً در اخبار هستند. شگفت انگیز است که بدانید NBRI با استفاده از یک پروتئین حشره کش طبیعی (Tma12) با این تهدید جهانی مقابله می کند. درک دقیق عملکرد آن به توسعه رویکردهای مدیریتی بالقوه در برابر مگس سفید قدرتمند کمک می کند.