Artificial organelles for sustainable chemical energy conversion and production in artificial cells: Artificial mitochondrion and chloroplasts

细胞器 人工细胞 叶绿体 线粒体 人工光合作用 化学能 生物物理学 化学 细胞生物学 生物 生物化学 有机化学 光催化 基因 催化作用
作者
Hyun Park,Weichen Wang,Seo Hyeon Min,Yanan Ren,Kwanwoo Shin,Xiaojun Han
出处
期刊:Biophysics reviews [American Institute of Physics]
卷期号:4 (1) 被引量:3
标识
DOI:10.1063/5.0131071
摘要

Sustainable energy conversion modules are the main challenges for building complex reaction cascades in artificial cells. Recent advances in biotechnology have enabled this sustainable energy supply, especially the adenosine triphosphate (ATP), by mimicking the organelles, which are the core structures for energy conversion in living cells. Three components are mainly shared by the artificial organelles: the membrane compartment separating the inner and outer parts, membrane proteins for proton translocation, and the molecular rotary machine for ATP synthesis. Depending on the initiation factors, they are further categorized into artificial mitochondrion and artificial chloroplasts, which use chemical nutrients for oxidative phosphorylation and light for photosynthesis, respectively. In this review, we summarize the essential components needed for artificial organelles and then review the recent progress on two different artificial organelles. Recent strategies, purified and identified proteins, and working principles are discussed. With more study on the artificial mitochondrion and artificial chloroplasts, they are expected to be very powerful tools, allowing us to achieve complex cascading reactions in artificial cells, like the ones that happen in real cells.
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