N-乙酰神经氨酸（N-acetylneuraminic acid，Neu5Ac）是唾液酸（Sialic acid，SA）家族中天然分布最为广泛的一种，也是结构多样的唾液酸类物质的基本结构之一。Neu5Ac 类物质是一种九碳的氨基糖类，在生物界分布广泛，在高等生物体内常定位于糖脂和糖蛋白的末端，是脂多糖和神经节苷脂的主要成分，行使细胞识别和通讯等重要功能，参与免疫应答、免疫反应异常、癌症转移和微生物感染等和人类疾病密切相关的生物学过程。Neu5Ac 类物质的这些生理功能都是以它们的结构为基础的，因此Neu5Ac 及其衍生物在食品、医疗、制药等领域有着广阔的应用前景。比如，Neu5Ac 的结构类似物可用作预防和治疗流感的药物，其中扎那米韦（Zanamivir，4-guanidino-Neu5Ac2en）和奥司米韦（Oseltamivir，达菲）于1999 年被美国药物和食品管理局批准为用于治疗A 型和B 型流感类药

物。此外，以Neu5Ac 及其类似物为结构单元的神经节苷脂在改善神经元促进神经恢复上的研究也正在进行，有望成为治疗帕金森及相关脑病的药物。

Neu5Ac 的生产方法以提取和化学合成为主，产量低、步骤繁琐、污染严重且成本较高，不适合大规模生产。生物催化作为一种的新的绿色环保的精细化学品生产工艺，由于其自身的优势受到越来越多的重视。当前，关于生物催化法生产Neu5Ac，研究较多的是酶催化法，该法具有过程简便，操作灵活，产物成分简单的特点，但是存在酶纯化难度大、底物价格高、需要加入价格昂贵的辅因子等问题，生产成本较高。全细胞催化，由于不需要繁琐的酶纯化操作，存在完善

的辅因子循环系统等优点，能够克服上述缺点，是一种有发展前景的方法。

本论文对全细胞催化生产Neu5Ac 进行了系统研究。选用生物安全的大肠杆菌作为宿主，利用一种高效温度诱导表达系统实现了N-乙酰葡萄糖胺异构酶和N-乙酰神经氨酸醛缩酶（N-乙酰神经氨酸裂合酶）的单独表达和共表达，并利用构建的基因工程菌株，进行了Neu5Ac 生产研究。首先研究了全细胞中酶的表达对Neu5Ac 生产的影响，并使用了正交分析的方法对酶的表达条件进行了优化。把优化的条件下培养出的细胞用作催化剂进行Neu5Ac 合成。

关键词：N-乙酰神经氨酸，N-乙酰神经氨酸醛缩酶，N-乙酰葡萄糖胺异构酶，细胞膜通透性，基因敲除，全细胞生物催化

参考文献

1. Chou C. P. (2007) Appl Microbiol Biotechnol 76: 521-532

2. Fuhrmann M, Hausherr A, Ferbitz L et al. (2004) Plant Mol. Biol. 55: 869-881

3. Hannig G., Makrides S. C. (1998) Trends Biotechnol. 16: 54-60