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白桦脂酸是一类五环羽扇烷型的三萜化合物,对许多特定的肿瘤细胞、不同类型的例如人类免疫缺陷病毒、疟疾和细菌等感染剂和一般的炎性过程具有选择性细胞毒性。尽管白桦脂酸在临床应用方面具有广阔的前景,但是其在自然宿主如白桦树皮中含量远远不能满足商业化生产的需要。白桦脂醇是白桦脂酸的前体物质,可以利用化学反应或生物转化方法使白桦脂醇发生一系列氧化还原反应而生成白桦脂酸,但是产率都非常低,且有安全性、环保、耗时等方面的问题。目前,代谢工程和合成生物学的快速发展为在微生物宿主内获得高产的天然产物提供了极有前途的解决方法,但很少有将这些技术应用到白桦脂酸代谢工程研究领域。本论文首先从蒺藜苜蓿中克隆了P450氧化酶CYP716A12基因,从拟南芥克隆了P450还原酶ATR1基因,将两个编码基因连接至酿酒酵母双向表达载体pESC-ura,最后成功转化到酿酒酵母W303-1b中构建获得工程菌株,命名为Saccharomyces cerevisiae ZJUQH311(该菌株已经保藏在中国典型微生物菌种中心,保藏编号：M2015662)。所构建的菌株经活化、富集培养、诱导培养后制备出的微粒体蛋白具有转化白桦脂醇合成白桦脂酸的活性,经高效液相色谱检测白桦脂酸得率达9.67%。其次,本论文探讨了微粒体蛋白的提取方式,发现总蛋白提取法提取所得蛋白不具有转化白桦脂醇生成白桦脂酸的功能,需使用微粒体蛋白制备法。同时,对菌体破碎方式进行优化研究,在相同条件下,超声破碎所得微粒体蛋白(1.43±0.14 mg微粒体蛋白/50 mL诱导培养基)显著高于珠磨破碎所获得的微粒体蛋白(1.10±0.16 mg微粒体蛋白/50 mL诱导培养基)(p<0.05),而两种方法所获得的蛋白均可转化白桦脂醇生成白桦脂酸,故选择超声破碎法。最后,通过响应面优化法对Saccharomyces cerevisiae ZJUQH311提取的微粒体蛋白转化白桦脂醇合成白桦脂酸进行优化,研究发现最优转化条件为：底物白桦脂醇浓度40μM, NADPH1.99mM,转化9 h。在此优化条件下,微粒体蛋白催化合成白桦脂酸得率可达到17.79%,与优化前的9.67%相比提高了83.97%。基于Saccharomyces cerevisiae ZJUQH311制备的微粒体蛋白的体外催化合成目标物为后续利用组合生物工程手段获得高产白桦脂酸奠定了理论和技术基础。