Engineering artificial photosynthetic life-forms through endosymbiosis.
Engineering artificial photosynthetic life-forms through endosymbiosis.
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DOI：
10.1038/s41467-022-29961-7
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发表时间：
2022-04-26
影响因子：
16.6
通讯作者：
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
光合作用真核生物的进化起源极大地改变了复杂生命形式的进化，并影响了全球生态。内共生理论认为，光合真核生物是由于非光合真核宿主细胞与光合蓝藻或藻类内共生而进化而来的。光合内共生体在寄主细胞的细胞质内繁殖，进化并最终转化为叶绿体。尽管这一进化事件具有根本性的重要性，但我们对这一显著的进化转变知之甚少。在这里，我们设计和工程人工，遗传上易于处理，光合蓝藻和芽殖酵母之间的光合内共生。我们设计了各种模式光合蓝藻的突变体作为酵母细胞内的内共生体，其中，工程蓝藻执行生物能量功能，以支持酵母细胞在特定的光合条件下的生长。我们预计这些遗传上可处理的内共生平台可用于进化研究，特别是与细胞器进化相关的研究，也可用于合成生物学应用。内共生理论认为真核生物中的叶绿体是由细菌内共生体产生的。在这里，作者设计了酵母/蓝藻嵌合体，并证明了工程化的蓝藻具有叶绿体样功能，可以在光合作用条件下支持酵母细胞的生长。
The evolutionary origin of the photosynthetic eukaryotes drastically altered the evolution of complex lifeforms and impacted global ecology. The endosymbiotic theory suggests that photosynthetic eukaryotes evolved due to endosymbiosis between non-photosynthetic eukaryotic host cells and photosynthetic cyanobacterial or algal endosymbionts. The photosynthetic endosymbionts, propagating within the cytoplasm of the host cells, evolved, and eventually transformed into chloroplasts. Despite the fundamental importance of this evolutionary event, we have minimal understanding of this remarkable evolutionary transformation. Here, we design and engineer artificial, genetically tractable, photosynthetic endosymbiosis between photosynthetic cyanobacteria and budding yeasts. We engineer various mutants of model photosynthetic cyanobacteria as endosymbionts within yeast cells where, the engineered cyanobacteria perform bioenergetic functions to support the growth of yeast cells under defined photosynthetic conditions. We anticipate that these genetically tractable endosymbiotic platforms can be used for evolutionary studies, particularly related to organelle evolution, and also for synthetic biology applications. The endosymbiotic theory posits that chloroplasts in eukaryotes arise from bacterial endosymbionts. Here, the authors engineer the yeast/cyanobacteria chimeras and show that the engineered cyanobacteria perform chloroplast-like functions to support the growth of yeast cells under photosynthetic conditions.
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影响因子：
3.4
作者：
Marin B;Nowack EC;Glöckner G;Melkonian M
通讯作者：
Melkonian M
影响因子：
48
作者：
Gibson, Daniel G.;Young, Lei;Smith, Hamilton O.
通讯作者：
Smith, Hamilton O.
DOI：
10.1073/pnas.1524915113
发表时间：
2016-08-16
影响因子：
11.1
作者：
Hood, Rachel D.;Higgins, Sean A.;Savage, David F.
通讯作者：
Savage, David F.
影响因子：
5.3
作者：
Bonnefoy, N;Bsat, N;Fox, TD
通讯作者：
Fox, TD
影响因子：
27.5
作者：
Casella S;Huang F;Mason D;Zhao GY;Johnson GN;Mullineaux CW;Liu LN
通讯作者：
Liu LN