উদ্ভিদ কর্তৃক গ্লাইফোসেট অবক্ষয়ের আণবিক প্রক্রিয়া উন্মোচিত হলো

বার্ষিক ৭ লক্ষ টনেরও বেশি উৎপাদনের সাথে, গ্লাইফোসেট বিশ্বের সর্বাধিক ব্যবহৃত এবং বৃহত্তম আগাছানাশক। গ্লাইফোসেটের অপব্যবহারের কারণে আগাছার প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং পরিবেশ ও মানব স্বাস্থ্যের উপর সম্ভাব্য হুমকি ব্যাপক মনোযোগ আকর্ষণ করেছে। 

২৯শে মে, হুবেই বিশ্ববিদ্যালয়ের স্কুল অফ লাইফ সায়েন্সেস এবং প্রাদেশিক ও মন্ত্রণালয় বিভাগ কর্তৃক যৌথভাবে প্রতিষ্ঠিত স্টেট কী ল্যাবরেটরি অফ বায়োক্যাটালিসিস অ্যান্ড এনজাইম ইঞ্জিনিয়ারিং-এর অধ্যাপক গুও রুইটিং-এর দল ‘জার্নাল অফ হ্যাজার্ডাস মেটেরিয়ালস’-এ তাদের সর্বশেষ গবেষণা পত্র প্রকাশ করেছে। এই গবেষণায় প্রথমবারের মতো বার্নইয়ার্ড গ্রাস (ধানক্ষেতের একটি ক্ষতিকর আগাছা) থেকে প্রাপ্ত অ্যালডো-কিটো রিডাক্টেজ AKR4C16 এবং AKR4C17-এর বিশ্লেষণ করা হয়েছে, যা গ্লাইফোসেট অবক্ষয়ের বিক্রিয়া কৌশলকে অনুঘটক হিসেবে কাজ করে এবং আণবিক পরিবর্তনের মাধ্যমে AKR4C17 দ্বারা গ্লাইফোসেটের অবক্ষয় দক্ষতা ব্যাপকভাবে উন্নত করে।

ক্রমবর্ধমান গ্লাইফোসেট প্রতিরোধ ক্ষমতা।

১৯৭০-এর দশকে প্রচলনের পর থেকে গ্লাইফোসেট বিশ্বজুড়ে জনপ্রিয় হয়ে উঠেছে এবং ক্রমান্বয়ে সবচেয়ে সস্তা, সর্বাধিক ব্যবহৃত এবং সবচেয়ে কার্যকর ব্রড-স্পেকট্রাম হার্বিসাইডে পরিণত হয়েছে। এটি উদ্ভিদের বৃদ্ধি ও বিপাকের সাথে জড়িত একটি গুরুত্বপূর্ণ এনজাইম, ৫-এনোলপাইরুভিলশিকিমেট-৩-ফসফেট সিন্থেস (EPSPS)-কে নির্দিষ্টভাবে বাধা দেওয়ার মাধ্যমে আগাছাসহ উদ্ভিদের বিপাকীয় ব্যাধি এবং মৃত্যু ঘটায়।

সুতরাং, আধুনিক কৃষিতে আগাছা নিয়ন্ত্রণের একটি গুরুত্বপূর্ণ উপায় হলো গ্লাইফোসেট-প্রতিরোধী ট্রান্সজেনিক ফসল উদ্ভাবন করা এবং জমিতে গ্লাইফোসেট ব্যবহার করা। 

তবে, গ্লাইফোসেটের ব্যাপক ব্যবহার ও অপব্যবহারের ফলে ধীরে ধীরে কয়েক ডজন আগাছার বিবর্তন ঘটেছে এবং তারা গ্লাইফোসেটের প্রতি উচ্চ সহনশীলতা অর্জন করেছে।

এছাড়াও, গ্লাইফোসেট-প্রতিরোধী জিনগতভাবে পরিবর্তিত ফসল গ্লাইফোসেটকে পচন ঘটাতে পারে না, ফলে ফসলের মধ্যে গ্লাইফোসেট জমা হয় এবং স্থানান্তরিত হয়, যা সহজেই খাদ্য শৃঙ্খলের মাধ্যমে ছড়িয়ে পড়তে পারে এবং মানব স্বাস্থ্যের জন্য বিপদ ডেকে আনতে পারে। 

অতএব, গ্লাইফোসেটকে ভেঙে ফেলতে পারে এমন জিন আবিষ্কার করা জরুরি, যাতে কম গ্লাইফোসেট অবশিষ্টাংশসহ উচ্চ গ্লাইফোসেট-প্রতিরোধী ট্রান্সজেনিক ফসল চাষ করা যায়।

উদ্ভিদ থেকে প্রাপ্ত গ্লাইফোসেট-বিয়োজক এনজাইমের স্ফটিক গঠন এবং অনুঘটকীয় বিক্রিয়া কৌশলের সমাধান

২০১৯ সালে, চীনা এবং অস্ট্রেলীয় গবেষক দল প্রথমবারের মতো গ্লাইফোসেট-প্রতিরোধী বার্নইয়ার্ড ঘাস থেকে AKR4C16 এবং AKR4C17 নামক দুটি গ্লাইফোসেট-বিয়োজক অ্যালডো-কিটো রিডাক্টেজ শনাক্ত করে। এরা কোফ্যাক্টর হিসেবে NADP+ ব্যবহার করে গ্লাইফোসেটকে বিয়োজিত করে অবিষাক্ত অ্যামিনোমিথাইলফসফোনিক অ্যাসিড এবং গ্লাইঅক্সিলিক অ্যাসিডে পরিণত করতে পারে।

AKR4C16 এবং AKR4C17 হলো উদ্ভিদের প্রাকৃতিক বিবর্তনের মাধ্যমে উৎপাদিত প্রথম আবিষ্কৃত গ্লাইফোসেট-বিয়োজনকারী এনজাইম। এদের দ্বারা গ্লাইফোসেট বিয়োজনের আণবিক কৌশল আরও বিশদভাবে অন্বেষণ করার জন্য, গুও রুইটিং-এর দল এক্স-রে ক্রিস্টালোগ্রাফি ব্যবহার করে এই দুটি এনজাইম এবং কোফ্যাক্টর হাই-এর মধ্যকার সম্পর্ক বিশ্লেষণ করে। এই বিশ্লেষণের জটিল কাঠামোটি গ্লাইফোসেট, NADP+ এবং AKR4C17-এর ত্রিমাত্রিক জটিল যৌগের বন্ধন পদ্ধতি উন্মোচন করে এবং AKR4C16 ও AKR4C17-এর মধ্যস্থতায় গ্লাইফোসেট বিয়োজনের অনুঘটকীয় বিক্রিয়া কৌশল প্রস্তাব করে।

AKR4C17/NADP+/গ্লাইফোসেট জটিল যৌগের গঠন এবং গ্লাইফোসেট অবক্ষয়ের বিক্রিয়া কৌশল।

আণবিক পরিবর্তন গ্লাইফোসেটের অবক্ষয় দক্ষতা উন্নত করে।

AKR4C17/NADP+/গ্লাইফোসেট-এর সূক্ষ্ম ত্রিমাত্রিক কাঠামোগত মডেলটি পাওয়ার পর, অধ্যাপক গুও রুইটিং-এর দল এনজাইমের গঠন বিশ্লেষণ এবং যৌক্তিক নকশার মাধ্যমে AKR4C17F291D নামক একটি রূপান্তরিত প্রোটিন তৈরি করেন, যা গ্লাইফোসেটের অবক্ষয় দক্ষতা ৭০% বৃদ্ধি করে।

AKR4C17 মিউট্যান্টসমূহের গ্লাইফোসেট-অবক্ষয়কারী কার্যকলাপের বিশ্লেষণ।

“আমাদের গবেষণাটি AKR4C16 এবং AKR4C17 দ্বারা গ্লাইফোসেটের অবক্ষয়ের অনুঘটকীয় আণবিক কৌশল উন্মোচন করে, যা গ্লাইফোসেটের অবক্ষয় দক্ষতা উন্নত করার জন্য AKR4C16 এবং AKR4C17-এর আরও পরিবর্তনের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ ভিত্তি স্থাপন করে।” গবেষণাপত্রটির সংশ্লিষ্ট লেখক, হুবেই বিশ্ববিদ্যালয়ের সহযোগী অধ্যাপক দাই লংহাই বলেন যে, তারা উন্নত গ্লাইফোসেট অবক্ষয় দক্ষতাসম্পন্ন একটি মিউট্যান্ট প্রোটিন AKR4C17F291D তৈরি করেছেন, যা কম গ্লাইফোসেট অবশিষ্টাংশসহ উচ্চ গ্লাইফোসেট-প্রতিরোধী ট্রান্সজেনিক ফসল চাষ এবং পরিবেশে গ্লাইফোসেট অবক্ষয়ের জন্য মাইক্রোবিয়াল ইঞ্জিনিয়ারিং ব্যাকটেরিয়া ব্যবহারের ক্ষেত্রে একটি গুরুত্বপূর্ণ হাতিয়ার হিসেবে কাজ করে।

জানা গেছে যে, গুও রুইটিং-এর দল দীর্ঘদিন ধরে পরিবেশের বিষাক্ত ও ক্ষতিকর পদার্থের জৈব-অবক্ষয়কারী এনজাইম, টারপেনয়েড সিন্থেস এবং ঔষধের লক্ষ্য প্রোটিনের গঠন বিশ্লেষণ ও কার্যপ্রণালী আলোচনা নিয়ে গবেষণায় নিয়োজিত রয়েছে। দলের লি হাও, সহযোগী গবেষক ইয়াং ইউ এবং প্রভাষক হু ইউমেই এই গবেষণাপত্রটির যৌথ প্রথম লেখক এবং গুও রুইটিং ও দাই লংহাই এর যৌথ সংশ্লিষ্ট লেখক।