为针对性的解决蛋白质基因工程产品生产过程中的氧供给问题,探索采用基因工程常用辅助蛋白透明颤菌血红蛋白为模板,利用分子生物技术在透明颤菌血红蛋白C-末端引入可自组装肽序列,构建可自组装重组透明颤菌血红蛋白VHb9a和VHb22a,探索并对比VHb9a及VHb22a与VHb相比在辅助表达外源蛋白GFPuv及rh ARG可溶性表达进程中的生理功能,以期获得对功能蛋白进行改造的新方法及策略。首先,对重组蛋白进行了分离纯化和光谱学分析,结果表明:嫁接了可自组装肽序列的透明颤菌血红蛋白可以形成质膜结合的聚集体,聚集体内各个单体间通过分子间β折叠结构间的非共价相互作用进行识别与连接,聚集体内的卟啉蛋白单体的二级结构及空间结构没有显著变化,推测嫁接了自组装肽序列的重组卟啉蛋白的质膜结合性质对其在基因工程发酵宿主菌细胞内将具有与氧相关的生理功能改变。其次,构建卟啉蛋白与GFPuv的共表达载体,研究自组装蛋白对无细胞毒性GFPuv表达的辅助能力。结果显示,嫁接自组装肽序列的卟啉蛋白具有更高的辅助外源蛋白表达的能力,VHb9a自组装蛋白能够使GFPuv的表达量提高53%,其效果优于野生型VHb的25%以及VHb22a的34%,在较高的H2O2浓度下,VHb22a菌具有更高的存活率;与对照菌相比,自组装VHb的菌具有更高的氧摄取率以及更高的氧储存能力。这表明质膜结合性质赋予了功能蛋白VHb新的氧相关生物活性。再次,为探索卟啉蛋白辅助细胞毒性蛋白rh ARG的可溶性表达能力,构建卟啉蛋白与rh ARG共同表达载体,建立了大规模高通量筛选rh ARG表达能力的透化测活方法,对rh ARG表达的条件进行了优化分析,氧供给能力对rh ARG发酵行为的影响研究表明,在相对高氧以及氧极度匮乏的情况下VHb22a辅助宿主细胞菌表达最佳的rh ARG酶活,相对于无卟啉蛋白的阴性对照组,rh ARG活性分别提高15%和31%。在5L发酵罐中生产rh ARG时,VHb22a的宿主菌rh ARG的产量提高了62%。最后,为了研究自组装VHb在呼吸链中的位置关系,利用基因敲除技术选择性分别敲除了大肠杆菌宿主细胞中末端氧化酶d和末端氧化酶o的基因,并通过对菌的生长来判断各重组卟啉蛋白在细胞膜上的结构和功能定位特征。结果表明,在氧浓度初显不足时,自组装VHb降低细胞内色素氧化酶d之外的低氧浓度呼吸链相关蛋白的生物活性,VHb22a对呼吸链的影响大于VHb9a;当氧供给严重不足时VHb22a可以与替代细胞色素d执行其生理功能。