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众所周知在自然界中，绿色植物大量吸收光能，通过光合作用转化为化学能。蓝藻作为一类光合作用原核生物，也能吸收光能，且光合作用效率极高。在蓝藻和红藻等藻类中，藻胆体是捕光天线，它由藻胆蛋白和连接蛋白的超分子复合物组成。其结构可分为核和杆两部分，核心部分主要由别藻蓝蛋白组成，围绕核心向外放射状地排列六根由藻蓝蛋白和藻红蛋白组成的杆,各蛋白质之间由连接蛋白连接。吸收的光能高量子效率地从藻红蛋白或者藻红蓝蛋白转移到藻蓝蛋白、变藻蓝蛋白上，然后到光合作用中心。
藻胆蛋白是一类捕光蛋白，它是由脱辅基蛋白和色素连接组成。藻胆蛋白生物合成最关键一步就是色素与脱辅基蛋白的共价偶联。本文发现来自鱼腥藻PCC7120的裂合酶CpeT1能催化层理鞭枝藻(Mastigocladus laminosus)PCC7603的藻蓝蛋白CpcB和藻红蓝蛋白PecB的β亚基Cys-155位与藻蓝色素PCB的偶联。将同源的裂合酶CpeT1，CpeS2，CpeT2分别与脱辅基蛋白CpcB(C84S)和PecB(C84A)、血红素氧化酶HO1、胆绿素还原酶PcyA转入大肠杆菌体内表达，根据重组产物的光谱特征峰分析，裂合酶CpeT1的催化产物的荧光和紫外特征峰值与天然色素蛋白相同。体内重组的色素蛋白PCB-CpcB(C84S)和PCB-PecB(C84A)光谱的特征峰分别为627nm/596nm和625nm/597nm，经酸性尿素变性后，紫外吸收峰值在662nm左右，表明所连接的色素为藻蓝色素PCB。色素蛋白的蛋白质电泳经醋酸锌染色后，在紫外光照射下发出锌荧光，证明色素与蛋白的连接方式为共价偶联。水解生成的色素肽的高效液相色谱与层理鞭枝藻PCC7603的CpcB或者PecB肽的高效液相色谱相同。利用光谱数据可计算得到色素蛋白的荧光量子产率、摩尔消光系数等，通过对这些参数的比对，进一步证明生成的色素蛋白为天然产物。至此，CpcB和PecB蛋白上两个色素结合位点的催化裂合酶均已发现：CpeT1和CpeS1。而CpeS2，CpeT2的催化产物的光谱图接近于无酶时自催化产物的光谱图，证明CpeS2，CpeT2不具有催化该反应的能力。
通过体内重组的方法，将上述两种裂合酶同时催化天然的CpcB，实验结果发现，催化产物同单独的CpeS1催化产物相近，Cys-84位的色素结合将影响到Cys-155位的结合。加入与CpeT1和CpeS1同源的裂合酶辅助催化时，生成产物也为非天然产物，不能得到CpcB的天然色素蛋白。此外，在已有的体外重组条件下，摸索了pH值、二价金属离子以及还原剂ME对CpeT1体外催化活性的影响，结果显示，pH6.5～7.0时裂合酶催化活性最好，二价金属离子的加入并不能促进酶反应活性，大多数反而抑制反应，去污剂和甘油的加入也会降低酶的生物活性。因此，CpeT1体外催化最佳反应条件为500mmol/L KPB，150mmol/L NaCl，pH7.2，不需加入其他辅助因子。在最佳重组体系中，裂合酶CpeT1催化CpcB得到色素蛋白的光谱图与体内重组产物相同，多酶的协助催化仍然不能生成天然产物。以上重组生成的色素蛋白经圆二色谱检测，结果显示各色素蛋白在可见光区的构象均与天然色素蛋白相同，在紫外光区呈现天然藻胆蛋白的α-螺旋结构。
裂合酶CpeT1经特异性的化学剂修饰后，可以确定其功能氨基酸。修饰剂1,2-环己二酮专一性修饰精氨酸，焦碳酸二乙酯修饰组氨酸，磷酸吡哆醛修饰赖氨酸，碳化二亚胺修饰羧基氨基酸。化学修饰结果表明，精氨酸和组氨酸被修饰后活性降低，荧光和紫外吸收特征峰值发生改变；赖氨酸和羧基氨基酸被修饰后，重组产物与天然产物相近，没有发生变化。证明精氨酸和组氨酸可能是与裂合酶活性相关的氨基酸。同时，通过体内重组与体外重组的方法，判断裂合酶His6-CpeT1能否与藻蓝色素PCB连接。体内重组产物紫外吸收峰值为620nm左右，经酸性尿素变性后变为694nm，证明产物为游离色素，CpeT1在大肠杆菌体内不连接色素PCB。体外重组产物紫外吸收峰值在619nm左右，变性洗脱后基本无色素产物，进一步证明裂合酶CpeT1不能连接藻蓝色素PCB，其酶催化机理将进一步深入研究。
CpeS1具有广泛的催化活性，是藻蓝蛋白中比较重要的裂合酶。经过化学修饰发现，半胱氨酸和精氨酸等氨基酸能影响CpeS1的生物活性。使用定点突变试剂盒将CpeS1的51位和63位半胱氨酸突变为苏氨酸，将18位、147位、169位分别突变为缬氨酸、谷胺酰胺和亮氨酸。通过同源性比对，此五个氨基酸在同源的十余个蛋白中具有较高的同源性。同时，使用蛋白质二级结构分析软件分析定点突变后蛋白质结构变化情况。分析结果发现，51位和147位氨基酸的突变导致了蛋白质二级结构的改变，而其余几位定点突变后的结构变化微小。在大肠杆菌体内表达出带有6个组氨酸标志的突变体蛋白，超声破碎后，取上清和沉淀分别跑蛋白质凝胶电泳，结果发现C51T的蛋白不溶于水，可能与其蛋白质结构改变有关。上清提纯后的样品通过圆二色谱检测，CD图谱显示蛋白质整体结构主要为β-折叠。在最优体外重组条件下，测定CpeS1催化脱辅基蛋白CpcB(C155I)的反应速率，改变藻蓝色素PCB浓度，测定相应的系列反应速率，然后做出CpeS1及各突变体催化CpcB(C155I)的双倒数曲线，并计算得到动力学参数。野生型的Km=1.14 μmol/L、kcat=2.5×10-5 s-1，与已有的参数相当。18位和147位精氨酸突变后的反应速度增大，与底物结合能力也增强，其它两位突变体的反应速度与野生型相当，但与底物的结合能力减弱。已有实验证明CpeS1能与色素PCB连接，通过体内与体外实验证明，野生型CpeS1体外结合色素PCB的结合率为62%，R18V和C63T突变体的结合率50%左右，R169L位和R147Q突变体结合率较低。体内结合的实验因PCB表达量较少，计算误差大，但结合率大小的趋势与体外结合率相同。最后，以CpeS1催化CpcB(C155I)的产物的荧光单位为100%，通过体内与体外重组的方法，计算得到各裂合酶突变体催化活性的比活力。结果显示，C51T、R18V、R147Q突变体的比活力远远低于野生型，推测它们可能影响裂合酶CpeS1的生物活性。
藻尿色素PUB的色素结合方式与PCB不同，本文发现海洋聚球藻WH8120中的RpcG能够异构色素PCB为PVB与藻蓝蛋白RpcA连接，也能异构色素PEB为PUB与RpcA连接。通过光谱图看出，色素蛋白PVB-RpcA的荧光和紫外吸收特征峰分别为577nm和557nm，色素蛋白PUB-RpcA的特征峰值为502nm和492nm。根据光谱图计算得到的摩尔消光系数分别为94804M-1 cm-1和158319M-1 cm-1，荧光量子产率分别为0.057和0.12。通过蛋白质电泳的锌染色后，电泳胶在紫外光下发出荧光，证明色素共价偶联上RpcA。提纯后的色素蛋白测圆二色谱，在紫外光区的显示出α-螺旋结构，与天然的藻胆蛋白相同。