科學家模擬葉綠體在人造光合細胞中實現光控固碳

近日，哈爾濱工業大學韓曉軍教授團隊在人造細胞研究領域取得重要進展，模擬葉綠體在人造光合細胞中實現光控固碳。相關成果發表在《德國應用化學》。該成果有助于理解細胞工作機制，為構建具有復雜代謝功能的人造細胞提供基礎。

光合作用是地球上生命活動的基礎，通過將光能轉化為化學能、將無機物轉化為有機物，為生物提供能量和物質。人造光合細胞的研究致力于模擬這一過程，以期實現高效的光能利用和碳固定。但在人造細胞中實現由光合細胞器驅動的碳固定一直是該領域的重大挑戰。

基于上述挑戰，韓曉軍教授團隊模擬了葉綠體的工作機制，構建了人造光合細胞，實現了光控固碳。團隊將ATP合酶和光系統II純化并重組到磷脂囊泡膜上，制備出光合細胞器，并引入藻藍蛋白增強其光收集能力，提高光能利用效率和ATP的產量。團隊將異檸檬酸脫氫酶、烏頭酸酶和ATP檸檬酸裂解酶級聯，建立了碳固定途徑，構建出人造光合細胞。在光照下，人造光合細胞成功將α-酮戊二酸轉化為乙酰輔酶A和草酰乙酸，光反應能量供應模塊與碳固定酶級聯模塊的耦合實現了光控固碳，模擬了葉綠體功能。

該成果不僅顯著提升了光合細胞器的能量轉化效率，還在人造細胞內部實現了光控固碳，為自下而上構建具有高度復雜代謝網絡的自供能人造細胞奠定了基礎。

相關論文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202421827