产赖氨酸菌二氢吡啶二羧酸合成酶别构效应的研究及应用
赖氨酸是人类和动物营养中最重要的必需氨基酸，在食品工业、养殖业和饲料工业中有着十分重要的地位，近年来其市场需求量一直稳步增加，世界市场年销售量已达150万吨。当前工业大规模生产赖氨酸的采用的方法是生物发酵法。
该方法的瓶颈是赖氨酸对生物合成途径中特定酶的反馈抑制作用阻碍代谢流流向赖氨酸，从而了L-赖氨酸的产量，解除赖氨酸对这些酶的反馈抑制是提高赖氨酸产量的关键。其中之一就是二氢吡啶二羧酸合成酶（DHDPS）。
在革兰氏阴性菌如大肠杆菌中，DHDPS的活性会受到代谢途径终产物赖氨酸的反馈抑制，0.25-1mM的赖氨酸可以使酶活降低50%，是赖氨酸高产的重要限速步骤之一。而在革兰氏阳性菌中，DHDPS不受赖氨酸的反馈抑制。
本文通过对比具有不同反馈抑制性质的DHDPS结构确定反馈抑制作用的关键位点，通过效应物位点的改造进而解除赖氨酸对大肠杆菌DHDPS反馈抑制或增加谷氨酸棒状杆菌DHDPS的反馈抑制。本研究对理解DHDPS反馈抑制作用的机理以及构建赖氨酸生产菌株具有重要意义。
本论文的主要研究内容为：1.通过序列和结构比对，确定了决定赖氨酸对DHDPS反馈的关键位点。对大肠杆菌DHDPS的这4个位点分别进行定点突变，发现其中的56和84位点的突变可以在几乎不影响酶活的前提下完全解除赖氨酸对其的反馈抑制，而49和51位点也可以解除反馈抑制,但是同时会伴随着酶活的丧失。
2.根据大肠杆菌DHDPS的突变结果，对谷氨酸棒状杆菌DHDPS的相应进行回复突
变。突变后的谷氨酸棒状杆菌DHDPS没有受到赖氨酸的反馈抑制，反而在赖氨酸浓度增加时酶活有所提高。
因此，推测DHDPS中依然存在其它影响赖氨酸反馈抑制的调节机制的因素，如信号传导通路等。3.本论文证明了解除DHDPS反馈抑制对赖氨酸生产具有重要作用。
在摇瓶发酵中，过量表达不存在反馈抑制的DHDPS使赖氨酸积累量较表达存在反馈抑制DHPDS增加了67%。当与解除了反馈抑制的天冬氨酸激酶Ⅲ(AKⅢ)共表达时，菌株最高可产9.5g/L的赖氨酸，比相同情况下过量表达存在反馈抑制的DHDPS高47%。
因此，解除赖氨酸对DHDPS的反馈抑制对构建赖氨酸生产菌株具有重要意义。
