三羧酸循环是需氧生物体内普遍存在的代谢途径。然而,由于缺乏α-酮戊二酸脱氢酶,蓝细菌需要通过非传统的三羧酸循环途径完成α-酮戊二酸到琥珀酸的代谢。本课题对集胞藻PCC6803中sll1981基因和鱼腥藻PCC7120中all3556基因编码蛋白作了详细研究,以深入理解蓝细菌中的三羧酸循环。蓝细菌α-酮戊二酸至琥珀酸的代谢途径中主要涉及两个关键酶,分别是α-酮戊二酸脱羧酶和琥珀酸半醛脱氢酶。α-酮戊二酸脱羧酶催化α-酮戊二酸非氧化脱羧生成琥珀酸半醛。生物信息学分析表明集胞藻PCC6803中sll1981基因可能编码α-酮戊二酸脱羧酶。本研究从集胞藻PCC6803基因组中克隆得到sll1981基因并将其连接至pCold-TF载体后转化大肠杆菌BL21(DE3)细胞。通过亲和层析法纯化得到重组sll1981蛋白后研究表征了重组sll1981蛋白对丙酮酸、D-葡萄糖-6-磷酸和α-酮戊二酸的底物特异性和动力学参数。结果表明sll1981蛋白极不稳定,触发因子TF(Trigger Factor)和分子伴侣质粒pTf16表达的tig蛋白可以增加sll1981蛋白溶解性。稳态动力学数据表明sll1981蛋白是一种双功能酶,其作为α-酮戊二酸脱羧酶活性是作为乙酰乳酸合成酶活性的444倍,然而其并不具备肌醇-1-磷酸合成酶活性。尽管先前报道sll1981蛋白是肌醇-1-磷酸合成酶。琥珀酸半醛脱氢酶催化琥珀酸半醛生成琥珀酸。同源序列比对发现鱼腥藻PCC7120中all3556基因很可能编码一个琥珀酸半醛脱氢酶。本研究构建了pET28a-all3556表达质粒并将其转化至大肠杆菌BL21(DE3)细胞中进行诱导表达,然后通过亲和层析法纯化得到均一稳定的all3556蛋白。酶动力学测试表明all3556蛋白是一个NADP~+-依赖型琥珀酸半醛脱氢酶,同时all3556蛋白具有强烈的底物抑制性,其底物抑制浓度为0.1 mmol/L。此外,研究发现Ser157残基决定辅因子的选择性。将该残基突变成Glu或Pro后,倾向使用的辅因子由原来的NADP~+转向NAD~+。同时,将催化活性中心的残基突变后,发现其活性大大降低甚至没有活性,生物信息学分析和模型结构表明这些氨基酸残基是高度保守的。根据野生型和突变型蛋白的动力学参数提出了琥珀酸半醛脱氢酶的催化机理。