老葉的植物王國

 上次寫過一篇關於「 抗除草劑的基改作物是如何抗除草劑的 」？的文章，最近被問了一個問題，就是 鼎鼎大名的除草劑「嘉磷塞」（年年春）是如何除草的 ？ 其實這個問題並不難查，就在 維基百科的「嘉磷塞」（glyphosate）的英文條目 中，就有答案；不過為了慎重起見，我又去查了書本，書本上的答案也一樣，只是書本上反而沒有維基百科那麼容易查到參考文獻。 在維基的英文條目中的參考文獻是2001年2月的《美國國家科學院院刊》（PNAS，Proceedings of National Academy of Science）： Interaction of the herbicide glyphosate with its target enzyme 5-enolpyruvylshikimate 3-phosphate synthase in atomic detail 。PNAS過期的全部都開放PDF下載，非常貼心，有興趣的朋友可以點上面的連結去抓PDF來慢慢看。 從這篇PNAS文章中，我借用了一個圖來簡單說明嘉磷塞是怎麼抑制EPSPS這個酵素的： 圖片來源： PNAS 上圖那一堆灰色的結構就是EPSPS。這個酵素在沒有遇到它的受質莽草酸-3-磷酸（shikimate 3-phosphate）時，是以「開放」（open）的構形存在（左邊a）；在遇到莽草酸-3-磷酸（綠色）後，會由「開放」的構形轉為「關閉」（closed）的構形（右邊b）。這時候另外一個受質磷酸烯醇丙酮酸（PEP，phosphoenolpyruvate）就可以進來，接著反應產生產物，5-烯醇丙酮莽草酸-3- 磷酸（EPSP，5- enol pyruvylshikimate-3-phosphate）。 而嘉磷塞（上圖b粉紫色結構）就是在莽草酸-3-磷酸與酵素結合後，就進來與這個複合物結合，使磷酸烯醇丙酮酸無法進入，於是接下來的反應就無法發生，當然也就不會有產物（EPSP）產生了。所以嘉磷塞在這裡的作用為一種「競爭型抑制劑」（competitive inhibitor）。 沒有了EPSP，就沒辦法合成芳香族胺基酸色胺酸（tryptophan）、苯丙胺酸（phenylalanine）與酪胺酸（tyrosine）；所以植物就死掉了。而抗除草劑的基因則是來自於一隻農桿菌（ Agrobacterium tumefa...