Bottom-Up Construction of a Minimal System for Cellular Respiration and Energy Regeneration.
Bottom-Up Construction of a Minimal System for Cellular Respiration and Energy Regeneration.
复制标题
DOI：
10.1021/acssynbio.0c00110
复制
发表时间：
2020-06-19
影响因子：
4.7
通讯作者：
Hirst J
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Biner O;Fedor JG;Yin Z;Hirst J
三磷酸腺苷（ATP），细胞能量货币，是生命所必需的。因此，在合成生物学中，持续提供ATP的能力对于人工细胞的构建至关重要。在这里，我们描述了一个最小的呼吸系统，使用NADH作为燃料，从ADP和无机磷酸盐产生ATP的自下而上的组装和表征，因此能够维持依赖于NAD+的上游代谢过程和由ATP水解提供动力的下游能量需求过程。去污剂介导的方法被用来共重组呼吸线粒体复合物I和F-型ATP合酶到纳米脂质体。将替代氧化酶添加到所得的蛋白脂质体中产生最小的人工“细胞器”，其再现线粒体呼吸链的能量转换催化反应：NADH氧化、泛醌循环、氧还原、质子泵送和ATP合成。作为原理证明，我们证明了我们的纳米囊泡能够使用NAD+连接的底物来驱动无细胞蛋白质表达。我们的纳米囊泡既高效又耐用，可以在未来的工作中用于维持人工细胞。
Adenosine triphosphate (ATP), the cellular energy currency, is essential for life. The ability to provide a constant supply of ATP is therefore crucial for the construction of artificial cells in synthetic biology. Here, we describe the bottom-up assembly and characterization of a minimal respiratory system that uses NADH as a fuel to produce ATP from ADP and inorganic phosphate, and is thus capable of sustaining both upstream metabolic processes that rely on NAD+, and downstream energydemanding processes that are powered by ATP hydrolysis. A detergent-mediated approach was used to co-reconstitute respiratory mitochondrial complex I and an F-type ATP synthase into nanosized liposomes. Addition of the alternative oxidase to the resulting proteoliposomes produced a minimal artificial “organelle” that reproduces the energy-converting catalytic reactions of the mitochondrial respiratory chain: NADH oxidation, ubiquinone cycling, oxygen reduction, proton pumping, and ATP synthesis. As a proof-of-principle, we demonstrate that our nanovesicles are capable of using an NAD+-linked substrate to drive cell-free protein expression. Our nanovesicles are both efficient and durable and may be applied to sustain artificial cells in future work.
登录
查看更多内容
影响因子：
13.6
作者：
Jussupow, Alexander;Di Luca, Andrea;Kaila, Ville R., I
通讯作者：
Kaila, Ville R., I
DOI：
10.1074/jbc.m116.771899
发表时间：
2017-03-24
期刊：
The Journal of biological chemistry
影响因子：
--
作者：
Jones AJ;Blaza JN;Varghese F;Hirst J
通讯作者：
Hirst J
影响因子：
29
作者：
Fedor JG;Hirst J
通讯作者：
Hirst J
DOI：
10.3390/life4041092
发表时间：
2014-12-19
期刊：
Life (Basel, Switzerland)
影响因子：
--
作者：
Ding Y;Wu F;Tan C
通讯作者：
Tan C
影响因子：
4.3
作者：
Ishmukhametov, RR;Galkin, MA;Vik, SB
通讯作者：
Vik, SB