红藻和蓝细菌拥有称为藻胆体的特殊光捕获结构，使它们能够在水生环境中更有效地捕获光能[[1], [2], [3]]。这些复杂的结构锚定在类囊体膜上，充当天线，将捕获的光能传递给光系统II的反应中心[4,5]。藻胆体由非共价结合的水溶性、高荧光性的藻胆蛋白（如藻红蛋白、藻蓝蛋白和异藻蓝蛋白）以及无色的连接蛋白组成[6,7]。藻胆蛋白鲜艳的粉红色和蓝色调及其强烈的荧光特性，使其在生物技术、化妆品和食品工业等多个领域具有巨大价值[[8], [9], [10]]。它们结合重金属离子的能力被认为可以作为一种生物传感器，可能实现这些离子在各种环境中的高灵敏度检测和定量[[11], [12], [13]]。
R-藻红蛋白（R-PE）是一种特定类型的藻胆蛋白，仅存在于红藻中[14]。作为光捕获天线复合体的最外层成分，R-PE在捕获光能并将其高效传递给藻胆体内的其他藻胆蛋白方面起着关键作用，从而提高了这些生物在水生环境中的光合作用效率[15,16]。由于其出色的量子产率和鲜艳的荧光特性，R-PE被广泛应用于生物化学、细胞生物学、流式细胞术和免疫学领域[17]。此外，其无毒且无致癌性，使其适合作为食品和化妆品行业的天然着色剂[18]。尽管已对藻胆蛋白进行了基因工程研究[19], [20], [21], [22]，但目前的研究重点仍是通过各种技术从天然来源中纯化这些色素[23], [24], [25]]。
结构上，R-PE是一种约265 kDa的蛋白质复合物，由α-、β-和γ-亚基以(αβ)?γ的排列方式组成，其分子量分别为约19 kDa、20 kDa和约27–35 kDa[26], [27], [28]。每个α-和β-亚基包含两个藻红素（PEB）发色团，而β-亚基还含有一个与半胱氨酸残基共价连接的藻蓝素（PUB）发色团[29]。γ-亚基同时含有PEB和PUB发色团，这赋予了R-PE独特的性质[7,26,29]。迄今为止已描述了四种R-PE的光谱类型。所有R-PE在约497 nm（来自PUB）和566 nm（来自PEB）处都有吸收峰，但不同类型之间的吸收峰强度有所不同。I–III型主要在566 nm处具有吸收峰值，而IV型的497 nm吸收峰更为明显[30], [31], [32], [33], [34], [35]。这些差异并非由发色团本身的变化引起，而是由于局部发色团环境的差异，包括γ-亚基中发色团的类型、色素的平面性和扭曲程度、与周围蛋白质残基的氢键相互作用以及供体-受体发色团之间的能量传递过程[35], [36], [37], [38], [39]。从红藻粗提物中定量R-PE时，常常会同时提取出小分子藻红蛋白（r-PE）等杂质。尽管四种类型的R-PE分子相对同质，但与r-PE相比仍存在显著差异[35,[40], [41], [42], [43], [44], [45], [46]，区分这两种形式较为困难。r-PE的吸收和荧光特性与完整R-PE相似，但其量子产率较低且分子量较小，因此加上了前缀“r”[47]。这些差异的具体程度尚不清楚，现有研究大多集中在单一物种上。
本研究描述了从十种红藻中提取R-PE的过程，并通过分析化学技术对其进行了全面分析，以识别不同物种间R-PE的差异。纯化的色素通过紫外-可见光光谱、荧光测定和质谱分析进行了详细表征，以评估不同物种间的亚基多样性，并探讨这些变化是否也存在于完整的天然R-PE中。通过综合多种分析方法，本研究揭示了R-PE复杂的结构和功能多样性。
