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响应小分子化合物的诱导调控系统在微生物中广泛存在，用于精细调控胞内蛋白的表达水平，从而维持细胞稳态，对抗放射性射线、抗生素、有机试剂等的侵害，达到保护自身细胞的目的。这些可响应多种多样不同小分子化合物的诱导调控系统等着去发现并加以利用与改造，从而丰富调控元件库。 本文将来自于Deinococcus radiodurans的HucR调控系统和来自于Pseudomonas putia DOT-TIE的TtgR调控系统分别引入Escherichia coli，构建了pSHYa与pTtgR诱导调控系统，并对它们在Ecoli中的诱导特性进行了研究。这两种系统均具有低渗漏、高诱导的特征，均可在不同的E.coli宿主细胞中稳定工作。 本论文对TtgR调控蛋白进行了改造，获得了能响应白藜芦醇的突变体mu3。改造后的TtgR mu3诱导调控系统被白藜芦醇诱导的倍数可高达363倍。利用该突变体可以简单、快捷地筛选高产白藜芦醇的突变菌株。论文继而对白藜芦醇生物合成途径中的4-香豆酸:辅酶A连接酶(4CL)进行了体内定向进化改造。在加了底物4-香豆酸的平板上进行蓝白斑的筛选，通过优化培养时间与X-Gal的加入量，挑选最蓝的单克隆得到了白藜芦醇产量比野生型菌株提高4.7倍的突变株。从该突变株中获得了比活性提高的4CL1突变体酶，对底物4-香豆酸的亲和力明显提高，能在胞内4-香豆酸浓度较低的情况下高效将其转化为4-香豆酰辅酶A，从而解除4-香豆酸对菌体的生长抑制，提升白藜芦醇的产量。将该突变体引入柚皮素的生物合成途径中，同样可将柚皮素的产量提高49.1％。由于4CL是合成一系列芳香族化合物生物合成前体的关键酶，该突变酶对这些化合物的高效异源合成有重要意义。 在研究中发现白藜芦醇生物合成的副产物bisnoryangonin，推测其产生是胞内malonyl-CoA供应不足导致。通过敲除脂肪酸合成途径上的fabF基因提高胞内malonyl-CoA水平，可以进一步提高白藜芦醇产量达79.4％，最终试管发酵24h白藜芦醇产量可达430mg/L。