A “Three-in-One” Photosynthesis System Harnessing the Synergistic Roles of Phycocyanobilin and Formate Dehydrogenase

藻蓝蛋白 化学 生物化学 光合作用 甲酸脱氢酶 酶 格式化 脱氢酶 催化作用 NAD+激酶 生物 生物合成 新陈代谢
作者
Maoping Duan,Shuhua Yin,Chenyan Lv,Tuo Zhang,Guanghua Zhao,Jiachen Zang
出处
期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering [American Chemical Society]
卷期号:14 (27): 11823-11835
标识
DOI:10.1021/acssuschemeng.6c00732
摘要

Abstract The development of efficient and environmentally friendly strategies to emulate natural oxygenic photosynthesis remains a significant challenge. In particular, the identification of innovative raw materials with optimal light-harvesting and charge-transport properties is still limited. In this study, we evaluated phycocyanobilin (PCB), a previously unexplored chromophore, as a photosensitizer for artificial photosynthetic applications. Our investigation revealed that PCB-conjugated phycobiliproteins can effectively facilitate water splitting and NADH production under visible-light irradiation. To combine light capture with CO2 reduction, we genetically fused the allophycocyanin (APC) α-subunit, which covalently binds a single PCB chromophore molecule, to formate dehydrogenase (FDH), an NADH-dependent CO2 reducing enzyme, yielding a “three-in-one” artificial photosynthetic biocatalyst denoted as FDH-APC. Remarkably, the fusion enzyme catalyzed three core photosynthetic reactions, water splitting, CO2 reduction, and NADH regeneration under ambient aqueous conditions. Additionally, we solved the crystal structure of FDH-APC, validating the design at atomic resolution and providing mechanistic insights into its catalytic function. This work establishes a sustainable catalytic system that leverages an environmentally benign natural chromophore and protein engineering to advance the development of efficient artificial photosynthesis.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
邹继霞完成签到 ,获得积分10
1秒前
zjh完成签到 ,获得积分10
3秒前
脑洞疼的应助被霍霍采纳,获得10
6秒前
book思议完成签到 ,获得积分10
7秒前
9秒前
余慵慵完成签到 ,获得积分10
11秒前
没有idea的研究僧完成签到 ,获得积分10
11秒前
13秒前
烂漫的凉面完成签到 ,获得积分10
14秒前
如愿常隐行完成签到 ,获得积分10
15秒前
卞卞完成签到,获得积分10
15秒前
lingdage发布了新的文献求助10
16秒前
调皮的以柳完成签到,获得积分10
16秒前
霍霍发布了新的文献求助10
18秒前
miracloon完成签到,获得积分10
20秒前
文静凝芙完成签到,获得积分10
21秒前
ghdltkdtn56完成签到,获得积分10
26秒前
冷静妙海完成签到 ,获得积分10
27秒前
golf完成签到,获得积分10
28秒前
tina完成签到,获得积分10
28秒前
Su完成签到 ,获得积分10
28秒前
lm完成签到 ,获得积分10
31秒前
Nathan完成签到,获得积分10
34秒前
lingdage完成签到,获得积分10
35秒前
kong发布了新的文献求助10
35秒前
38秒前
39秒前
Lily完成签到 ,获得积分10
47秒前
飒妹妹完成签到 ,获得积分10
51秒前
李东东完成签到 ,获得积分10
52秒前
dengdeng完成签到 ,获得积分10
52秒前
上善若水呦完成签到 ,获得积分0
54秒前
一人完成签到 ,获得积分10
55秒前
绿野仙踪完成签到 ,获得积分10
57秒前
Iris完成签到,获得积分10
58秒前
sauce完成签到 ,获得积分10
59秒前
lmz完成签到 ,获得积分10
59秒前
注水柴完成签到 ,获得积分10
1分钟前
犹豫的若完成签到,获得积分10
1分钟前
嘻嘻我完成签到,获得积分10
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Energie-Contracting 1500
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Oncology Clinical Trials: Successful Design, Conduct, and Analysis, Second Edition 800
Sustainable Engineered Micro/Nanofibers and Hybrid Nanocomposites for Environmental Remediation 400
Ecotourism 400
Liquidus diagram and viscosity estimation in pseudo-binary system Li2B6O10–LiF 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8076070
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9494162
关于积分的说明 21378363
捐赠科研通 7644017
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3399993
关于科研通互助平台的介绍 2529768
邀请新用户注册赠送积分活动 2438664