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氨基葡萄糖(GlcN)是一种天然小分子单糖,是当今世界上认可度较高的一种有效治疗骨关节疾病的药品、当作为膳食营养补充剂时能有效的减缓骨关节炎症。可广泛应用于医药、保健、农业及化妆品等领域。GlcN主要由甲壳素水解法和微生物发酵法制得,据报道,甲壳素水解法存在原材料受限,环境污染严重等问题,微生物发酵法存在产量低,菌体对GlcN不耐受等缺点。本研究利用几丁二糖脱乙酰酶(Dac)通过环境友好的生物催化法将底物GlcNAc高效水解为GlcN。首先,将来源于极端嗜热古菌(Pyrococcus horikoshii)的几丁二糖脱乙酰酶基因(Dac)在大肠杆菌及枯草芽孢杆菌成功实现胞内表达,利用催化活力更高的重组枯草芽孢杆菌B.subtili-Dac全细胞催化合成GlcN。同时,将Dac在枯草芽孢杆菌中进行高效分泌表达,经过信号肽筛选及启动子替换,获得最优信号肽YncM和启动子P43,胞外酶活力达到18.6 U?mL-1。在其构建质粒过程中获得了5’非翻译区(5’UTR)突变的质粒,构建出重组菌株BS-NMKmut-yncM-Dac,胞外酶活提高至1548.7 U?mL-1。在此基础上,将编号为C4的N端编码序列(NCS)融合在Dac基因的N端,构建出重组菌株BS-NMKmut-C4-yncM-Dac,胞外酶活提高至2015.3 U?mL-1。其次,通过定点饱和突变及高通量筛选技术获得催化活力明显提高的Dac突变体R157T,Km值从原来的6.75 mM降低为5.15 mM,Vmax值从4.94μM?s-1提高到7.56μM?s-1,比酶活从2047.3 U?mg-1提高到3112.2 U?mg-1。最后,对B.subtili-Dac/R157T进行全细胞催化条件优化,最优转化条件为:底物GlcNAc终浓度50 g?L-1,细胞添加量18.6 g?L-1,转化体系pH 7.5,温度40oC,催化时间3 h。在3-L发酵罐中GlcN产量最高达35.3 g?L-1,摩尔转化率为86.8%。利用BS-NMKmut-C4-yncM-Dac/R157T发酵上清液进行酶法脱乙酰合成GlcN的条件优化,最优转化条件:底物GlcNAc终浓度50 g?L-1,酶终浓度6000 U?mg-1,温度40oC,催化时间25 min。在1-L发酵罐中GlcN的产量达到35.4 g?L-1,转化率为87.4%。