重组大肠杆菌合成聚（3-巯基丙酸）和聚（3-羟基丁酸-3-巯基丙酸）的研究

摘要:

利用Clostridium acetobutylicum的丁酸激酶基因 (buk) 和磷酸转丁酰基酶基因(ptb)，以及Thiocapsa pfennigii的PHA合成酶基因，设计了一条能够合成多种聚羟基烷酸的代谢途径，用构建的质粒转化大肠杆菌，获得了重组大肠杆菌菌株。前期的研究表明，在合适的前体物条件下，该重组大肠杆菌能够合成包括聚羟基丁酸、聚（羟基丁酸戊酸）等多种生物聚酯［Liu and Steinbüchel, Appl. Environ. Microbiol. 66:739743］。利用该重组大肠杆菌，通过生物催化作用合成了3巯基丙酸的同型共聚酯，同时利用该重组大肠杆菌还获得了含3-巯基丙酸单体的多种异型共聚物。实验首先研究了3巯基丙酸对大肠杆菌生长的影响，在此基础上优化了培养过程中添加3-巯基丙酸的时机和浓度，结果表明，在实验的条件下，细胞合成聚（3-巯基丙酸）可达6.7%(占细胞干重)，合成聚（3-羟基丁酸—3-巯基丙酸）（分子中3-巯基丙酸:3-羟基丁酸=3:1）可达24.3%。实验进一步研究了同时或分别表达以上3个基因的重组大肠杆菌合成聚合物的能力，结果表明只有当3个基因同时表达时才能合成聚合物，说明3个基因对合成过程是必须的，从而表明了合成途径是按照设计的路线进行的。还通过GC/MS、GPC、IR等手段对合成的化合物进行了定性的研究。聚（3-巯基丙酸）或聚（3-羟基丁酸-3-巯基丙酸）等聚酯属于一类新型生物聚合物，它在分子骨架中含有硫酯键，不同于聚羟基烷酸酯的氧酯键，从而具有显著不同的物理、化学、光学等性质和具有重要的潜在应用价值。

Abstract: