鐵氧還蛋白依賴型膽素還原酶（ferredoxin-dependent bilin reductase, FDBRs）PcyA 對線性四吡咯藻藍膽素（phycocyanobilin, PCB）的生物合成對於多種光合生物中的集光與調控過程至關重要，然而其進化起源尚未得到充分闡明。PcyA 由存在於多種細菌中的 pre-PcyA 蛋白進化而來。研究鑑定出三條 pre-PcyA 蛋白譜系：Pre-1、Pre-2 和 Pre-3。
通過體內共表達測定，證明了 Pre-2 和 Pre-3 蛋白是具有活性的 FDBR，但並不合成 PCB，而 Pre-1 的活性則顯然較低。在對這些結果進行進一步完善時，我們注意到 Pre-3 與親緣關係較遠的 FDBR PebS 所產生的藻紅膽素群體之間存在差異。因此，我們在體外考察了 pre-PcyA 酶的性質，並利用更新後的 pre-PcyA 系統發育關係選擇了一個替代性的 pre-1 研究對象。
生化分析表明，Pre-1 和 Pre-2 可催化膽綠素（biliverdin, BV）發生雙電子還原，生成 3E-植物色素膽素（3E-phytochromobilin, 3E-PΦB）；這不同於其他 FDBR 已知合成 3Z-植物膽素的情況。Pre-3 還可進一步進行額外的雙電子還原，生成 3E-藻紅膽素（3E-phycoerythrobilin, 3E-PEB）；這同樣有別於 PebS 所產生的 3Z-PEB。隨後，我們通過比較序列與結構分析，鎖定候選催化殘基並進行了定點突變。
Pre-1 變體表現出產物立體化學的改變，但在 Pre-2 中未觀察到任何影響，而 Pre-3 變體則出人意料地獲得了結合環狀四吡咯的能力。這些發現凸顯了該酶家族的可塑性與底物/反應兼容性。總體而言，本研究表明，祖先酶靈活的催化潛能如何塑造了膽素生物合成通路的進化與多樣化。
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