Artificial photosynthetic cells with biotic–abiotic hybrid energy modules for customized CO2 conversion

类囊体 人工光合作用 光合作用 甲酸脱氢酶 化学 生物物理学 生物 辅因子 生物化学 叶绿体 光催化 基因 催化作用
作者
Feng Gao,Guangyu Liu,Aobo Chen,Yangguang Hu,Huihui Wang,Jiangyuan Pan,Jinglei Feng,Hongwei Zhang,Yujie Wang,Yuanzeng Min,Chao Gao,Yujie Xiong
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:14 (1) 被引量:40
标识
DOI:10.1038/s41467-023-42591-x
摘要

Abstract Programmable artificial photosynthetic cell is the ultimate goal for mimicking natural photosynthesis, offering tunable product selectivity via reductase selection toward device integration. However, this concept is limited by the capacity of regenerating the multiple cofactors that hold the key to various reductases. Here, we report the design of artificial photosynthetic cells using biotic–abiotic thylakoid–CdTe as hybrid energy modules. The rational integration of thylakoid with CdTe quantum dots substantially enhances the regeneration of bioactive NADPH, NADH and ATP cofactors without external supplements by promoting proton-coupled electron transfer. Particularly, this approach turns thylakoid highly active for NADH regeneration, providing a more versatile platform for programming artificial photosynthetic cells. Such artificial photosynthetic cells can be programmed by coupling with diverse reductases, such as formate dehydrogenase and remodeled nitrogenase for highly selective production of formate or methane, respectively. This work opens an avenue for customizing artificial photosynthetic cells toward multifarious demands for CO 2 conversion.
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