肝素是一种使用广泛的临床抗凝血药物,由于“肝素钠污染事件”,人们对动物源性肝素的安全性表示担忧。化学酶法合成型肝素为肝素提供了另一种来源,以肝素前体为初始碳骨架,通过多种酶的作用合成出有活性的肝素。肝素前体是益生大肠杆菌Nissle 1917 (EcN)胞外荚膜多糖的成分,可以抑制致病菌对肠道的粘附,调节肠道微生物的组成。EcN利用荚膜多糖在肠道中定植,通过多种调节系统与食源性肠道致病菌竞争来治疗肠道疾病。最近研究表明碳源会影响肝素前体合成的产量,然而碳源控制肝素前体合成的机制尚不明确。本论文通过启动子表达分析、凝胶缓滞实验(EMSA)、核磁共振(NMR)分析等技术手段,研究肝素前体合成受碳源调控的机制。我们发现肝素前体的生物合成受葡萄糖抑制,而添加果糖或甘露糖为碳源会增加肝素前体的产量。通过基因水平研究,确定了环腺苷酸-环腺苷酸受体蛋白(cAMP-CRP)复合物结合在肝素前体基因簇region3启动子的CRP结合位点上,并激活肝素前体基因簇的转录,突变CRP结合位点后启动子无法转录。用1H NMR分析技术确定了EcN肝素前体多糖的结构,并定量胞外肝素前体的产量。添加葡萄糖为唯一碳源肝素前体产量为5mg/L,该肝素前体产量水平低于以果糖(13mg/L)或甘露糖(10mg/L)为唯一碳源的肝素前体产量。本研究结果对肝素前体生物合成的调控机理进行了补充,并有利于肝素前体的合成与制备。