摘要：羧酶体（Carboxysomes）是一种存在于蓝细菌（cyanobacteria）与部分化能自养菌（chemolithotrophs）中关键的细胞微区室（bacterial microcompartments，BMCs），其蛋白外壳可形成天然的选择渗透性屏障，内部封存着固碳关键酶，在生物碳固定中发挥核心作用。基于文献阅读与相关研究，从羧酶体发现历程的角度出发，系统地综述了羧酶体的分类特征、组成结构、功能机制以及其在多个领域的应用进展。根据二氧化碳浓缩机制(CO2 concentrating mechanism，CCM)，在羧酶体内部，碳酸酐酶（carbonic anhydrase，CA）可将碳酸氢盐(HCO3-)迅速转化为二氧化碳(CO2)，随着1，5–二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶（ribulose–1，5–bisphosphate carboxylase/oxygenase，Rubisco）周围CO2浓度的提高，其催化的氧化反应受抑制，羧化反应的效率随之提高。基于羧酶体高效的二氧化碳浓缩机制，通过合成生物手段在异源宿主中重构其基因模块并实现功能组装，将有望提高异源宿主的固碳效率并成为将二氧化碳转化为高价值化学品的有力方案。现阶段，对羧酶体组成基因、结构功能以及二氧化碳浓缩机制的研究已逐渐成熟，但仍存在组装方式与封装机制不明、异源工程化表达效果待优化以及进化关系不明等问题。未来对羧酶体的研究可重点关注异源宿主高效组装以及结构优化等方向，从而实现对羧酶体以及二氧化碳浓缩机制的高效应用。（图5 表1 参87）
文章目录
1 羧酶体的发现与分类
1.1 α–羧酶体及其操纵子组成
1.2 β–羧酶体及其操纵子组成
2 羧酶体的组成与结构
2.1 六聚体蛋白的组成与结构
2.1.1 α–羧酶体中的六聚体蛋白
2.1.2 β–羧酶体中的六聚体蛋白
2.2 五聚体蛋白的组成与结构
2.2.1 α–羧酶体中的五聚体蛋白
2.2.2 β–羧酶体中的五聚体蛋白
2.3 Rubisco的组成与结构
2.4 CA的组成与结构
2.5 其他关键蛋白组成
3 羧酶体的功能与二氧化碳浓缩机制
4 羧酶体的应用
5 总结与展望
