Rotary biomolecular motor-powered supramolecular colloidal motor

超分子化学 旋转发动机 分子机器 分子马达 纳米技术 运动蛋白 材料科学 ATP合酶 化学 生物 生物化学 分子 微管 有机化学 细胞生物学 复合材料
作者
Jun Liu,Yingjie Wu,Yue Li,Ling Yang,Hao Wu,Qiang He
出处
期刊:Science Advances [American Association for the Advancement of Science (AAAS)]
卷期号:9 (8)
标识
DOI:10.1126/sciadv.abg3015
摘要

Cells orchestrate the motion and force of hundreds of protein motors to perform various mechanical tasks over multiple length scales. However, engineering active biomimetic materials from protein motors that consume energy to propel continuous motion of micrometer-sized assembling systems remains challenging. Here, we report rotary biomolecular motor-powered supramolecular (RBMS) colloidal motors that are hierarchically assembled from a purified chromatophore membrane containing FOF1-ATP synthase molecular motors, and an assembled polyelectrolyte microcapsule. The micro-sized RBMS motor with asymmetric distribution of FOF1-ATPases can autonomously move under light illumination and is collectively powered by hundreds of rotary biomolecular motors. The propulsive mechanism is that a transmembrane proton gradient generated by a photochemical reaction drives FOF1-ATPases to rotate for ATP biosynthesis, which creates a local chemical field for self-diffusiophoretic force. Such an active supramolecular architecture endowed with motility and biosynthesis offers a promising platform for intelligent colloidal motors resembling the propulsive units in swimming bacteria.

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