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本课题系“构建高产CoQ10大肠杆菌基因工程菌”项目子课题。
大肠杆菌CoQ生物合成途径中ubiA基因编码4-羟苯甲酸转移酶，它催化CoQ生物合成的限速反应。本课题利用温敏质粒pMAK-dubiA敲除了大肠杆菌染色体上ubiA基因，并基于高温下ubiA基因缺陷株不能存活的特性，建立了有效的ubiA突变子筛选模型；初步确定了ubiA基因改组的条件，第一轮基因改组实验从大约4000个突变子中筛选到50个有活性的突变子，其中有29个突变子活性基本不变，有12个突变子活性偏低，9个突变子活性明显高于UbiA原始活性，其中38＃突变重组菌CoQ产量是对照pTrc-ubiA/MDA12的1.2倍，达到野生株MC4100的3倍。
ispB基因是大肠杆菌CoQ链长控制基因。通过大肠杆菌染色体上ispB基因的敲除以及异源九聚、十聚异戊二烯焦磷酸合成酶编码基因sdsB、AGR1017、ddsA的导入，使大肠杆菌在消除了内源性CoQ8合成能力的同时，提高对较长侧链CoQ的合成能力，并且发现在CoQ10、CoQ9生成的同时仍然伴有CoQ8的存在，推测可能是由于大肠杆菌体内潜在的降解机制或(和)外源基因表达的不精确性造成。通过大肠杆菌CoQ生物合成途径中相关基因ubiA、ubiC、ispA、dxs的强化表达及ddsA基因在ispB基因敲除株中的引入，构建了一系列双质粒重组菌，其CoQ合成的总量和CoQ10的比重都有一定的改善。其中在pLD2-ubiCA(Z)F+p15a-Trc-ddsA/JDB10系统中，CoQ总产量与对照相比提高了60％，CoQ10的绝对产量提高了100％，而且CoQ10的产量达到CoQ8的4.5倍。
ubiE基因编码的2-DMK甲基转移酶和ubiB基因编码的2-八聚异戊二烯焦磷酸羟化酶分别催化泛醌与甲基萘醌合成过程中C-甲基化反应以及醌环上第一个单加氧反应，而且以上两个基因处于一个操纵子内。
本课题将PCR扩增得到的ubiEB操纵子克隆于不同启动子的下游，通过HPLC检测分析重组菌中CoQ8产量的变化，结果表明，ubiEB操纵子的强化表达有助于提高大肠杆菌CoQ的合成能力。其中，在Lac启动子介导下的表达使CoQ8的产量为对照的3.7倍。在研究ubiEB操纵子时，针对其内部yigP基因的功能做了初步探测，发现大肠杆菌染色体上yigP基因的插入灭活株不能存活，该基因的单碱基移码突变不影响其正常功能，无启动子的yigP移码突变基因仍能回补插入灭活株中yigP基因的功能，这些结果表明，yigP并非为蛋白质编码基因，有可能是某些基因表达的顺式调控元件。