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极端微生物是一个巨大的潜在的优势基因资源库，未培养微生物研究是极端微生物研究的一个重要组成部分。现在国际微生物学界普遍认为未培养微生物在自然界土壤栖息群中占99％以上的资源。直接从自然环境体系中提取纯化宏基因组DNA构建文库是从分子生物学角度研究微生物基因资源的重要途径，这也是研究未培养微生物的生态、生理等特性的关键方法。近年来，环境体系宏基因组文库的构建为新型生物活性物质的筛选工作提供了丰富的直接的自然资源来源。目前从土壤样品中提取纯化宏基因组DNA的方法的技术正在不断完善中，而直接提取纯化碱性环境宏基因组DNA的方法很少，而采取直接提取纯化宏基因组．DNA构建文库研究独特的碱性污染环境微生物基因资源特别是未培养微生物基因资源的正式报道很少。
本研究工作从碱性污染环境体系中采集土壤，直接提取纯化土壤宏基因组DNA，所获得的粗制DNA产量为每克土壤样品10-30μg。接着构建了包含大约5，562个阳性克隆的碱性土壤16S rDNA文库，随机抽取的9个克隆测序后构建的系统进化树表明了碱性土壤环境微生物种群基因的多样性。然后纯化土壤宏基因组DNA后采用EcoRⅠ酶部分酶切处理，利用大肠杆菌DH5a作为宿主细胞，我们又构建了以pGEM-3Zf(+)为载体的DNA部分文库。该宏基因组文库大约包含30，000个左右的克隆。随机插入载体的外源DNA片段平均大小为3.5 kb左右。建库效率为从每克环境样品中获得6，000个左右的含随机外源DNA片段插入载体的克隆。
采取酶的活性筛选策略对文库进行筛选，我们从文库中筛选到了一批表达蛋白酶、淀粉酶、β-葡萄糖苷酶的阳性克隆。采用对文库直接测序筛选的策略我们分离得到并注释了一批可能的新型的酶基因资源。我们对所注释得到的一个阳性克隆编号为pGXEC0426所携带的外源DNA片段所包含的可能的开放阅读框编码一种新型的L-半胱氨酸脱羧酶进行了深入的研究和阐述。这种可能的编码一种新型的L-半胱氨酸脱羧酶的基因被命名为undeclA，该基因由1077个核苷酸序列构成，编码由359个氨基酸组成的大小为38 kDa的蛋白质。该酶与来自Porphyromonas gingivalis W83的一种磷酸式泛酰巯基乙胺半胱氨酸脱羧酶有56％的同源性，70％的相似性。UndeclA氨基酸序列的分析比较揭示了UndeclA蛋白和属于HFCD家族的蛋白具有相似的黄素蛋白结合模式，保守的活性位点和半胱氨酸脱羧酶残基位点，因此，我们将UndeclA蛋白鉴定为HFCD蛋白家族的新成员。我们进一步在大肠杆菌系统中过量表达了UndeclA蛋白并最终纯化出了目标蛋白并进行了深入的酶学性质研究。Liquid Chromatography-MassSpectrometry(液质联用色谱分析)实验结果证实了L-半胱氨酸在UndeclA蛋白作用下脱羧生成了脱羧产物半胱胺。以L-半胱氨酸作为底物，该酶的最佳的作用温度为35℃，最适作用pH值为7.0左右。1 mM的Mg2+的浓度能够促进UndeclA蛋白的酶活表达，因此我们推测UndeclA蛋白的氨基酸序列具有金属离子Mg2+结合位点。在作用体系为35℃和pH7.0的条件下，该酶的表观米氏常数Km为0.5928 mM，最大反应速率Vmax为68.5μM/min，催化常数Kcat为4.57/min。
进一步的研究显示，UndeclA蛋白具有明显的HFCD蛋白家族底物结合簇序列特征。将UndeclA蛋白的His-30突变成Asn将导致整个基因的失活；将保守的底物结合簇ACGD模式序列中的丝氨酸残基Ser-113突变成Arg将导致UndeclA蛋白失去大部分活性。我们得出结论：His-30和Ser-113位点是UndeclA蛋白表达活性所必需的氨基酸。新型半胱氨酸脱羧酶UhdeclA的发现证实了宏基因组文库的克隆手段对发现新型酶的优越性。我们所构建的来自于碱性污染土壤的宏基因组文库也可以用于筛选其他工业上有应用前景的或者有学术研究价值的的新型酶基因。酶