课题组在研究一种醌酶-山梨糖脱氢酶(SDH)在异源宿主大肠杆菌表达时,发现导入的山梨糖脱氢酶与宿主细胞糖代谢会发生冲突,表现为宿主细胞停止生长、结团,并且表达的山梨糖脱氢酶也被降解。外源代谢酶不能与宿主细胞代谢网络实现功能性整合,难以发挥其生物学作用是代谢工程中的一个瓶颈。本研究涉及一些生物学的基本理论问题,对于代谢工程和合成生物学的实际应用有重要意义。本文初步考察了这种现象发生的普遍性及原因。发现其他几种醌酶(肌醇脱氢酶—IDH、山梨酮脱氢酶—SNDH)在大肠杆菌中表达也会诱发这种现象,我们称之为醌酶-糖代谢效应,并对其发生机理进行了探讨。利用大肠杆菌基因表达谱芯片分析,发现在醌酶-糖代谢效应发生前后异源宿主大肠杆菌氧化磷酸化、磷酸转移酶、双组分等系统的一些基因转录水平有明显差异。另外通过比较蛋白质组学研究,找出醌酶-糖代谢效应出现前后差异表达的蛋白,并进行了质谱分析。通过亲和纯化分离外源醌酶基因表达产物并进行活性电泳和质谱鉴定,确定与异源宿主糖代谢发生冲突的醌酶降解产物的大小、降解位点以及是否有其他蛋白或辅酶结合。敲除大肠杆菌宿主的磷酸转乙酰基酶基因ptsG后,发现不再发生醌酶-糖代谢效应,提示这种现象的发生可能是由于表达的外源醌酶与宿主细胞的氧化磷酸化系统发生了某些冲突,该发现可能为三种氧化还原酶系统关系的研究提供重要线索。