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合成生物学作为一个新兴的科学和领域，由于其在工业应用过程中能够降低环境污染，同时减少了天然资源的开采利用，具有很好应用前景。本研究我们通过应用代谢工程的调控手段，构建并实现了大肠杆菌中苯酚合成的新途径。其次我们引入低成本辅酶再生系统，不增加副产物，最终实现酶法合成高谷氨酸这一过程。 本实验以莽草酸途径为基础，通过筛选脱羧酶，体外检测酶活后构建发酵质粒转入宿主菌中，添加底物水杨酸，最终苯酚产量为1154.53 mg·L-1。引入莽草酸途径和增加上游基因表达量，实现大肠杆菌从葡萄糖到苯酚的生产。通过模块优化和大肠杆菌菌株的优化，调节代谢流量，发酵菌由BW25113替换成QH4，苯酚从头合成的产量得到提高。最后经由发酵条件优化，苯酚的产量进一步提高，发酵48小时后苯酚产量达到472.13 mg·L-1。此种苯酚的生产方式降低了环境的污染，具有一定的应用价值。 接下来我们以2-酮基己二酸为底物，通过转氨反应生成高谷氨酸。首先筛选对此底物有活性的转氨酶，来源于高温放线菌的苯丙氨酸脱氢酶TiPDH，能够将底物转化为高谷氨酸。由于酶活较低，我们采取计算机辅助模拟，选择两个位点进行突变A135和Gl14，通过overlap PCR进行定点突变，结果表明转氨酶A135突变为R135，相比于原始酶，酶活提高3倍。对比突变前后的对天然底物苯丙酮酸和本实验底物2-酮基己二酸的动力学参数。对突变的酶进行酶学性质的研究，测定最适pH、最适温度和稳定性。添加糖类物质稳定蛋白质结构，提高酶稳定性。最后引入辅酶循环系统，选择甲酸脱氢酶FDH作为辅因子再生酶，对辅酶循环体系的条件进行优化，优化结果为最适pH=8.0，最适温度为35℃，两种酶的添加比例为TiPDH∶FDH=3∶1，在反应6小时后，转化率为53％。首次采用生物合成的方法合成高谷氨酸，有一定的研究价值。