To investigate the functions and properties of the metal-containing protein as an electron carrier, the expression of the recombinant protein is essential. For the expression of the fully active recombinant protein, the conversion of the expressed apoprotein into the holoprotein is the most important and difficult problem. Active recombinant mouse and Bacillus ferredoxins, iron-sulfur cluster proteins, have been obtained by overexpression in E. coli. A system for the production of the heme-containing protein as a pure recombinant holoprotein form was developed using the bovine cytochrome b5 tryptic fragment and E. coli bacterioferritin as heterologous and homologous heme-containing model proteins, respectively. This system was based on the slow synthesis of the recombinant apoprotein, which could maintain the balanced consumption of amino acids between protein synthesis and heme synthesis, so that the synthesized apoprotein could continue to act as a heme sink. This expression system provides a rapid and simple method obtaining large quantities of the active holo-form of the heme-containing proteins.
Horse heart cytochrome c and recombinant cytochrome b5 have shown clear electrochemical responses on gold electrode modified with thiol compounds. In the case of ferredoxins, however, electron transfer between modified gold electrode and the protein did not occurred. In addition, horse spleen ferritin, an iron storage protein, did not have influence upon the electrochemistry of iron on a gold surface.
금속함유 단백질의 특성을 연구하기 위하여 이들의 재조합 단백질 생산이 요구된다. 이 과정에서 재조합 단백질이 본래의 단백질의 성질을 모두 포함하고 있도록 하는 것이 중요하고 어려운 점이다. Iron-sulfur cluster를 함유하고 있는 ferredoxin은 대장균 내에서 성공적으로 생산됨을 알 수 있었다. Heme을 함유하고 있는 cytochrome b5와 bacterioferritin의 경우에는 생산되는 단백질의 양을 조절함으로써 생산되는 재조합 단백질들이 모두 heme을 함유하고 있도록 할 수 있었다. 이러한 system을 이용하여 선행되어진 연구에 비하여 heme 함유 단백질의 빠르고 간단한 생산을 할 수 있게 되었다.
Horse heart cytochrome c와 재조합 cytochrome b5는 카르보실산을 가지고 있는 thiol 화합물 막이 형성되어 있는 금 전극 위에서 전자를 전달하는 것을 관찰할 수 있었다. 하지만 ferredoxin과 ferritin의 경우에는 이와 같은 환경에서는 전자의 전달을 관찰할 수 없었다.