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聚羟基脂肪酸酯(PHA)是一类由微生物和藻类在碳源充足、氮或磷源缺乏时作为碳源和能源的储存物在胞内合成的聚酯,由于其具有可降解性等优良性质,被认为是石油基材料和能源的潜在替代物。β-酮脂酰-酰基载体蛋白还原酶(FabG;β-Ketoacyl-ACP reductase)是脂肪酸合成过程中的第一个依赖于NADPH的还原酶,FabG催化底物之一乙酰乙酰-ACP与聚羟基丁酸酯(PHB;一种常见的PHA类型)合成过程中PhaB催化的底物乙酰乙酰CoA类似,区别仅在于硫酯键所连接的ACP和CoA,根据现有的研究结果推测FabG可能参与了 PHB合成调控。本课题以光合自养蓝藻集胞藻PCC 6803为实验材料,在体外克隆、表达、纯化SpFabG(集胞藻PCC 6803中FabG),考察其作为还原酶的反应动力学特征,测定了SpFabG催化乙酰乙酰CoA反应的最适温度和pH,及动力学参数Km、Vmax和kcat。同时构建了phaB缺失基础上fabG过表达突变株(OvfabG+△phaB);fabG过表达突变株(OvfabG)和敲降突变株(fabG::C.K2),设置了正常和缺氮培养条件以研究SpFabG在藻体内的调控作用,结果如下:1.体外活性研究发现,SpFabG催化乙酰乙酰CoA最适反应温度为30 0C,最适反应pH值为7,Km、Vmax和kcat分别为2.3 mM、92.59 μmol/L/min和 19.85 s-1,经对比表明SpFabG与底物结合能力较弱,催化效率适中。2.藻细胞水平研究发现,OvfabG和fabG::C.K2的脂肪酸含量与野生型无明显差别,说明SpFabG并非脂肪酸合成限速酶。3.当phaB敲除时,△phaB突变株在缺氮胁迫条件下不积累PHB,而OvfabG+△phaB积累了相当野生型水平28%的PHB;与△phaB突变株和野生型相比,OvfabG+△phaB的脂肪酸含量下降了27%,这表明SpFabG参与了PHB的合成,导致部分碳流流向PHB合成,从而导致脂肪酸含量下降。此外,OvfabG和fabG::C.K2的PHB含量无明显差别,说明在SpPhaB存在时SpFabG并不参与PHB调控。以上研究结果为利用蓝藻固定CO2光合自养生产mcl-PHA,提高PHA产量奠定理论基础。