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藻红蛋白、藻蓝蛋白均为藻胆蛋白的一种,作为捕光和激发能传递物质,在藻类的光合作用中起重要的作用;作为储存蛋白,是价值很高的营养成分。不仅如此,藻红蛋白、藻蓝蛋白在免疫荧光技术、抗肿瘤药物开发、医疗保健药物开发、食品工业和精细化工工业等许多方面有很重要的应用价值和研究前景。本课题以坛紫菜叶绿体DNA为模板,根据GenBank中已知的藻红蛋白、藻蓝蛋白基因序列,设计简并引物,通过PCR扩增获得编码坛紫菜藻红蛋白、藻蓝蛋白的α、β亚基基因序列及两者之间的间隔序列。结果显示:坛紫菜藻红蛋白基因序列全长1103 bp,其中编码α亚基的序列长为495 bp,编码β亚基的序列长为534 bp,间隔序列为74 bp。该序列与GenBank收录的其它10种红藻的藻红蛋白基因序列的同源性在95.4 %～74.1 %,与蓝藻单歧藻相关序列的同源性为62.2 %。坛紫菜藻蓝蛋白基因序列全长为1071bp,编码坛紫菜藻蓝蛋白α亚基和β亚基的基因序列长度分别为489 bp和519 bp,两者之间的间隔序列长度为63 bp。该序列与GenBank收录的其它11种藻类的藻蓝蛋白基因序列的同源性在91.1 %～58.1 %。其中,编码区同源性更高,间隔序列变异较大。利用不同藻类的藻红蛋白、藻蓝蛋白DNA基因序列之间的同源性来计算它们之间的遗传距离,绘制系统进化树比较它们的亲缘关系;应用DS Modeling软件计算机模拟藻红蛋白、藻蓝蛋白亚基的三维结构;对坛紫菜藻红蛋白、藻蓝蛋白各亚基氨基酸组成进行氨基酸模式分析,对其营养价值进行评估。分别以pMD18-T-cpeAB和pMD18-T-cpcAB质粒为模板,用带有BamHI和XhoI限制性酶切位点的特异引物PCR扩增目的基因cpeAB与cpcAB,并对PCR产物进行双酶切(BamHI+XhoI),与相同的内切酶双酶切的pTO-T7质粒连接,分别构建能够同时高效表达坛紫菜藻红蛋白、藻蓝蛋白α亚基和β亚基的共表达载体pTO-T7-cpeAB和pTO-T7-cpcAB。将pTO-T7-cpeAB和pTO-T7-cpcAB表达质粒分别导入到大肠杆菌BL21(DE3)中,加入IPTG诱导表达,SDS-PAGE电泳分析,结果显示:构建的共表达载体能同时表达α和β亚基,两个亚基的分子量分别为19.0KD和17.5KD左右。表达菌在37℃, 1.0 mmol/L的IPTG,诱导3h时,重组蛋白表达量达到最大,达菌体总蛋白50%以上,并且两个重组蛋白都是以不溶性包涵体蛋白的形式存在。IPTG浓度优化实验结果表明:当IPTG浓度为很低的0.01 mmol/L时,也能诱导表达目的蛋白;当IPTG浓度从0.05～1.0 mmol/L之间时,目的蛋白诱导表达量无显著性差别,均在菌体总蛋白的50 %以上。诱导表达的重组藻红蛋白、藻蓝蛋白分别经DOC洗涤、0.6 % SKL溶解后,再经Sephadex G-100凝胶层析,对收集的洗脱峰蛋白溶解液进行SDS-PAGE电泳检测,结果表明得到的目的蛋白已达到电泳纯。