2,3-丁二醇是一种重要的能源物质和平台化合物,到目前为止,许多微生物可以用来生产2,3-丁二醇,其中克雷伯氏菌、肠杆菌属、芽孢杆菌、沙雷氏菌是生产2,3-丁二醇的常见菌属。2,3-丁二醇在这些菌属中合成代谢途径已经研究的较为透彻,2,3-丁二醇的合成途径包含三个关键酶,α-乙酰乳酸合成酶、α-乙酰乳酸脱羧酶、2,3-丁二醇脱氢酶。在微生物生产2,3-丁二醇的过程中,糖类经过糖酵解作用生成丙酮酸,两个丙酮酸在α-乙酰乳酸合成酶作用下生成α-乙酰乳酸,α-乙酰乳酸在α-乙酰乳酸脱羧酶的作用下生成乙偶姻,乙偶姻在2,3-丁二醇脱氢酶的作用下生成2,3-丁二醇,这步反应是可逆的。2,3-丁二醇存在三种手性异构体:meso-2,3-丁二醇、(2R,3R)-2,3-丁二醇、(2S,3S)-2,3-丁二醇。微生物生产的2,3-丁二醇一般是两种构型的混合物。本文针对P.putida KT2440中乙偶姻代谢基因簇中注释的2,3-丁二醇脱氢酶及两个猜测的能够作用2,3-丁二醇脱氢作用的,依赖于PQQ醌蛋白醇脱氢酶QedH818、QedH823进行了敲除及生理功能验证,初步证明2,3-丁二醇代谢的第一步,是在2,3-丁二醇脱氢酶作用下脱氢生成乙偶姻,并确定了三个关键酶。并对三种手性纯2,3-丁二醇代谢途径进行推断:不存在2,3-丁二醇消旋酶使三种构型的2,3-丁二醇进行相互转化,及可能存在乙偶姻消旋酶,这还需要进一步实验验证。乙偶姻是安全的食品添加剂,用途广泛,价值高于2,3-丁二醇。为了实现2,3-丁二醇的大规模工业生产,必须发展2,3-丁二醇应用的延伸途径。而利用生物途径将2,3-丁二醇脱氢生成乙偶姻是一个很好的选择。Gluconobacter oxydans是好氧,革兰氏阴性菌,因具有能够不完全氧化多元醇类,是很好的工业催化剂。本文构建了利用G.oxydans DSM 2003催化2,3-丁二醇生产乙偶姻的途径,能够高效生产乙偶姻。在最适发酵条件下,乙偶姻的产量能够达到(89.2 g/L),生产效率能达到(1.24 g/L·h),转化率能达到91.2%。本文的研究成果表明用2,3-丁二醇生产乙偶姻是工业生产2,3-丁二醇的又一扩展应用。本文局限于2,3-丁二醇脱氢机制的研究,并未对P.putidaKT2440中乙偶姻代谢途径进行更加深入的研究,乙偶姻是怎么样在AoDH ES系统下进行进一步的裂解还未涉及,对三种手性纯2,3-丁二醇代谢的不同仅限于推测阶段,还需要实验证据来证明。利用G.oxydans DSM2003实现了高效生产乙偶姻,但是功能基因的确定还未进行,而且对于以PQQ为辅因子的2,3-丁二醇脱氢酶表达还有待进一步研究。