รายละเอียด

ประเทศไทยเป็นประเทศหนึ่งที่เป็นผู้ผลิตข้าวหลักของโลก  ในการศึกษาค้นคว้าพบว่าข้าวมีเอนไซม์ในกลุ่มเบต้ากลูโคซิเดส ที่สามารถย่อยสลายสายโซ่คาร์โบไฮเดรตในรูปแบบต่างๆ ให้เป็นสารโมเลกุลขนาดเล็กที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโต การตอบสนองต่อความเครียดจากธรรมชาติทั้งทางกายภาพและชีวภาพ ความต้านทานต่อแมลงศัตรูพืช รวมถึงการกระตุ้นการทำงานของฮอร์โมนที่ช่วยในการเจริญของข้าว  นักวิจัยได้ใช้วิธีการศึกษาแบบผสมผสานระหว่างเทคนิคทางด้านเทคโนโลยีชีวภาพ และเทคนิควิเคราะห์ด้านเอ็กซเรย์คริสตัลโลกราฟี ณ สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน)และที่ National Synchrotron Radiation Reserch Center (NSRRC) ไต้หวัน  ช่วยวิเคราะห์โครงสร้างสามมิติของเอนไซม์เบต้า-กลูโคซิเดส (Os3BGlu6) จากข้าวในระดับอะตอม ผลของการศึกษาสามารถระบุตำแหน่งอะตอมของสายโซ่กรดอะมิโนในบริเวณที่เอนไซม์จับกับคาร์โบไฮเดรตชนิดต่างๆ ทำให้เข้าใจถึงกลไกการทำงานที่สอดคล้องกับคุณสมบัติทางชีวเคมีของเอนไซม์ที่วัดได้ และใช้เป็นกุญแจไขปริศนาว่าเหตุใดเอนไซม์นี้จึงมีความจำเพาะต่อการย่อยเฉพาะสายโซ่น้ำตาลสายสั้น (Oligosacharide) ซึ่งประกอบด้วยน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว 2-10 โมเลกุลที่จับกับสายโซ่คาร์โบไฮเดรตที่ไม่ละลายน้ำเท่านั้น
         
ความรู้ที่ได้นี้จะเป็นประโยชน์อย่างยิ่งในการพัฒนา ปรับปรุงและเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของเอนไซม์  เพื่อให้สามารถสังเคราะห์คาร์โบไฮเดรตสายสั้นที่ต้องการ การเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเอนไซม์ และสามารถนำไปใช้ในปรับปรุงพันธุ์ข้าวให้ทนกับสภาพแวดล้อมต่างๆ นำไปสู่การพัฒนาเพื่อเพิ่มผลผลิตข้าวได้ในอนาคต   
 

 alt
ภาพการ์ตูนแสดงโครงสร้างสามมิติของโปรตีน OsBGlu6 โดยคณะผู้วิจัย

alt
ภาพระยะใกล้แสดงพื้นผิวและตำแหน่งอะตอมของสายโซ่กรดอะมิโนในบริเวณเร่งที่เอนไซม์จับกับสารอนุพันธุ์ของคาร์โบไฮเดรต (n-octylb-D-thioglucopyranoside) ซึ่งพบว่าเมทไธโอนีนลำดับที่ 251 (M251) ที่ยื่นออกมาขวางทางเข้าบริเวณเร่งเป็นตัวกำหนดความยาวของสายโซ่คาร์โบไฮเดรตที่ถูกย่อยให้เป็นโมเลกุลที่มีขนาดเล็กลงภายในโครงสร้างสามมิติของโปรตีน OsBGlu6 โดย คณะผู้วิจัย

 

ท่านสามารถหาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเทคนิค Crystallography ที่นี่

 

คณะผู้วิจัย
น.ส.สุปรียา เซสฮาดริ(1) ดร. ทาคาชิ อะคิยามา(2) ดร.รจนา  โอภาสศิริ(1) ดร.บัวบาล  กัวประเสริฐ(3) และ รศ.ดร.เจมส์ เกตุทัต-คาร์นส์(1) 

(1) มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี
(2) National Agricultural Research Center for the Hokkaido Region, Japan
(3) สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน)
 
เอกสารอ้างอิง
S. Seshadri,T. Akiyama, R. Opassiri, B. Kuaprasert, J.K. Cairns “Structural and enzymatic characterization of Os3BGlu6, a rice beta-glucosidase hydrolyzing hydrophobic glycosides and (1->3)- and (1->2)-linked disaccharides”Plant Physiology151(2009): 47. 

alt

ภาพ: http://www.ndoae.doae.go.th/Data_plant/rice2010.htm