羧酶体是由半透性蛋白质外壳包裹核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(RuBisCO)和碳酸酐酶(CA)所形成的细菌微区室。羧酶体的半透性蛋白质外壳允许碳酸氢根离子（HCO3-）进入外壳内侧，同时，阻止CO2分子逃逸出外壳，从而在外壳内部富集高浓度的CO2，最终显著提升RuBisCO的固碳效率。鉴于羧酶体外壳所具备的选择透过性与自组装特性，研究团队运用合成生物学方法，利用羧酶体外壳内侧靶向定位肽介导氧气敏感型[FeFe]-氢酶以及氢酶电子传递相关蛋白定位至羧酶体内侧，构建出结构完整，具备催化活性的新型纳米级生物产氢反应器——产氢羧酶体。课题组首先通过荧光显微镜，电子显微镜结合生化分析方法，验证了靶向定位肽可以介导氢酶及其电子传递相关蛋白封装至羧酶体壳内，形成结构完整且稳定的产氢羧酶体；随后分别在全细胞水平和产氢羧酶体的体外活性测试中，证明了产氢羧酶体的产氢能力与氧气耐受能力都显著高于游离氢酶。该研究在提供创新型生物制氢方案的同时，也为其他研究人员利用羧酶体外壳或其他细菌微区室定向构建高效纳米生物反应器提供可行性参考。

2020年10月28日，该研究成果以“Reprogramming bacterial protein organelles as a nanoreactor for hydrogen production”为题发表在Nature Communications杂志上。

利用靶向定位肽封装氢酶及电子传递相关蛋白构建产氢羧酶体