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정광환 (Kwang-Hwan Jung) 저자 이메일 보기
서강대학교
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Photosynthetic artificial organelles sustain and control ATP-dependent reactions in a protocellular system
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Abstract

Inside cells, complex metabolic reactions are distributed across the modular compartments of organelles1,2. Reactions in organelles have been recapitulated in vitro by reconstituting functional protein machineries into membrane systems3,4,5. However, maintaining and controlling these reactions is challenging. Here we designed, built, and tested a switchable, light-harvesting organelle that provides both a sustainable energy source and a means of directing intravesicular reactions. An ATP (ATP) synthase and two photoconverters (plant-derived photosystem II and bacteria-derived proteorhodopsin) enable ATP synthesis. Independent optical activation of the two photoconverters allows dynamic control of ATP synthesis: red light facilitates and green light impedes ATP synthesis. We encapsulated the photosynthetic organelles in a giant vesicle to form a protocellular system and demonstrated optical control of two ATP-dependent reactions, carbon fixation and actin polymerization, with the latter altering outer vesicle morphology. Switchable photosynthetic organelles may enable the development of biomimetic vesicle systems with regulatory networks that exhibit homeostasis and complex cellular behaviors.

논문정보
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2018년 선정
- 형식: Research article
- 게재일: 2018년 05월 (BRIC 등록일 2018-05-29)
- 연구진: 국내(교신)+국외 연구진태극기
- 분야: Biophysics, Biotechnology
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