早在32亿年前,藻胆蛋白就伴随着蓝藻出现在地球上,是光合分子中的“活化石”。
光合作用和捕光色素在光合生物进化中发挥着极其重要的作用,光合作用分子的进化实际上记录了光合生物进化的历史。藻胆蛋白在不同藻类中的分化,成为研究藻类进化以及光合作用原初理论的重要分子基础,特别是藻红蛋白基因作为唯一在蓝藻,红藻以及隐藻中都存在的藻胆蛋白基因,极为适合用于研究这些光合生物的进化关系(Glazer,1977;1988;Sidler,1994;MacColl,1998)。
藻胆蛋白是蓝藻(Cyanophyta)、红藻(Rhodophyta)和部分隐藻(Cryptophyta)的捕光色素蛋白,主要包括藻红蛋白(phycoerythrin, PE),藻蓝蛋白(phycocyanin, PC)和别藻蓝蛋白三种(allophycocyanin, APC)(Zuber,1986;Glazer,1988;Bryant,1991;MacColl,1998)。藻胆蛋白的亚基是由脱辅基蛋白和开链四吡咯结构的色基组成。色基通过硫醚键与脱辅基蛋白的半胱氨酸残基交联。
根据目前已经测定的藻胆蛋白晶体结构(Duerring,1990;Ficner,1992;Brejc,1995;Reulter,1999;Nield等,2003)发现,红藻和蓝藻的藻胆蛋白晶体结构十分相似,即α和β亚基靠经典相互作用形成有部分重叠的“弯月”形单体(αβ),3个单体(αβ)围绕中心轴形成一个具中央空洞的圆盘形三聚体(αβ)3。如果藻胆蛋白是六聚体形式(αβ)6,则由两个圆盘形的三聚体(αβ)3垛叠在一起形成。就藻胆体的组成结构而言,APC复合体组成藻胆体核心(组成藻胆体的“轴”),靠近类囊体膜,其外包裹着PC,*外层为PE(即藻胆体的“杆”)。
藻胆体除了包含有藻胆蛋白外,还有少量的连接蛋白,它们可以参与连接成藻胆蛋白的三聚体(αβ)3(Rod linker polypetides,LR),或是连接“杆”和“轴”(Rod-core linker,LRC),也可以连接“轴”到类囊体膜上(Core-membrance linkers,LCM)。在一般情况下,藻红蛋白首先捕获光能,然后传递给藻蓝蛋白,进而传递给别藻蓝蛋白,*终高效传递给作用中心色素叶绿素a,启动光合作用(Glazer,1989;MacColl,1998)。
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