إنزيم EPSP سينثاز

إنزيم سينثاز 5-إينول بيروفيل شيكيمات-3-فوسفات ( EPSP ) هو إنزيم تنتجه النباتات والكائنات الدقيقة . يحفز إنزيم EPSPS التفاعل الكيميائي التالي :

فوسفينول بيروفات (PEP) + 3-فوسفو شيكيمات (S3P) ⇌ فوسفات + 5-إينول بيروفيل شيكيمات-3-فوسفات (EPSP)

وبالتالي، فإن الركيزتين لهذا الإنزيم هما فوسفينول بيروفات (PEP) و3-فوسفوشيكيمات، في حين أن منتجيه هما الفوسفات و5 -إينول بيروفيلشيكيمات-3-فوسفات.

يغيب هذا الإنزيم عن الجينومات الحيوانية، مما يجعله هدفًا جذابًا لمبيدات الأعشاب مثل الغليفوسات . وقد تم إدخال نسخة مقاومة للغليفوسات من جين هذا الإنزيم في محاصيل معدلة وراثيًا .

ينتمي هذا الإنزيم إلى عائلة الترانسفيرازات ، وتحديدًا تلك التي تنقل مجموعات الأريل أو الألكيل باستثناء مجموعات الميثيل . الاسم النظامي لهذه الفئة من الإنزيمات هو فوسفينول بيروفات: 3-فوسفوشيكيمات 5- O- (1-كربوكسي فينيل)-ترانسفيراز . ومن الأسماء الشائعة الأخرى:

إنزيم EPSP synthase هو إنزيم أحادي الوحدة بكتلة جزيئية تقارب 46000. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]} يتكون من نطاقين متصلين بخيوط بروتينية تعمل كمفصل، مما يسمح للنطاقين بالاقتراب من بعضهما. عندما يرتبط الركيزة بالإنزيم، يؤدي التغير في بنيته إلى تثبيت النطاقين حول الركيزة في الموقع النشط.

يُصنَّف إنزيم EPSP synthase إلى مجموعتين بناءً على حساسيته للجليفوسات. إنزيمات الفئة الأولى، الموجودة في النباتات وبعض أنواع البكتيريا، تُثبَّط بتركيزات منخفضة من الجليفوسات (بالميكرومول). أما إنزيمات الفئة الثانية، الموجودة في أنواع أخرى من البكتيريا، فهي مقاومة لتثبيط الجليفوسات. ^{[ 5 ]}

يشارك إنزيم EPSP synthase في التخليق الحيوي للأحماض الأمينية العطرية فينيل ألانين ، وتيروسين ، وتربتوفان عبر مسار الشيكيمات في البكتيريا والفطريات والنباتات. يُنتَج إنزيم EPSP synthase فقط بواسطة النباتات والكائنات الدقيقة؛ ولا يوجد الجين المسؤول عن ترميزه في جينوم الثدييات . ^{[ 6 ] [ 7 ]} تحتوي البكتيريا المعوية لبعض الحيوانات على إنزيم EPSPS. ^{[ 8 ]}

يُعدّ إنزيم EPSP synthase الهدف البيولوجي لمبيد الأعشاب غليفوسات. يعمل الغليفوسات كمثبط تنافسي لهذا الإنزيم، حيث يعمل كجزيء وسيط يرتبط بمركب EPSPS-S3P بقوة أكبر من ارتباطه بـ PEP، مما يُثبّط مسار الشيكيمات . يؤدي هذا الارتباط إلى تثبيط عملية التحفيز الإنزيمي وإيقاف المسار. في النهاية، ينتج عن ذلك موت الكائن الحي بسبب نقص الأحماض الأمينية العطرية اللازمة لبقائه. ^{[ 5 ] [ 13 ]}

تمكن علماء شركة مونسانتو، بعد تجارب عديدة، من تحديد نسخة من الإنزيم تتميز بمقاومتها لمبيد الغليفوسات وكفاءتها الكافية لتحفيز نمو النبات بشكل مناسب، وذلك في سلالة من بكتيريا الأجروبكتيريوم تُسمى CP4 ( Q9R4E4 ). وقد وُجدت هذه السلالة CP4 حيةً في عمود تغذية بالنفايات في منشأة لإنتاج الغليفوسات. وتم إدخال إنزيم سينثاز EPSP الخاص بسلالة CP4 في العديد من المحاصيل المعدلة وراثيًا . ^{[ 5 ] [ 14 ]}