苏宾宾，张佟佟，刘海萍

(1. 天津科技大学 生物工程学院，天津300457；2. 中国科学院天津工业生物技术研究所 化学生物学中心，天津300308)

乙烯，作为全世界最重要的工业化学品之一，是各种塑料、橡胶、纺织品以及化学品等工业制品的基本原料，具有巨大的经济价值[1-2]。现阶段，乙烯主要是通过石油裂解工艺获得。然而，在石油化工生产乙烯的同时，消耗了大量不可再生的化石能源并且排放出二氧化碳、二氧化硫、硫化铵等废气污染物，造成了严重的环境污染问题[3]。因此，开发乙烯生物合成途径成为合成生物学研究的热点。

微生物如丁香假单胞菌[4-6](Pseudomonassyringae)和指状青霉[7](Penicilliumdigitatum)具备乙烯合成途径，该途径是以α-酮戊二酸(2-oxoglutarate，2-OG)和精氨酸(L-Arg)为底物，经乙烯合成酶(Ethylene forming enzyme，EFE)催化生成乙烯。同时，该反应还会生成1-吡咯啉-5羧酸盐(1-pyrroline-5-carboxylate, P5C)。这种乙烯合成途径对微生物没有毒害作用，而且比植物途径[8-9]更简单。因此，在乙烯生物合成途径的工业化生产应用中，微生物来源的乙烯合成酶潜力巨大。

目前，活性最高、研究最多的乙烯合成酶仅来源于Pseudomonassyringaepv.phaseolicolaPK2[10-11](PsEFE，Kudzu strain)，在将该种属efe基因引入蓝藻[12-14]表达体系中后，通过改进启动子、转录因子、优化代谢通路、优化表达条件等方式使得乙烯产量有所提高[15-16]，但由于酶本身催化活性限制，产率较低，无法达到工业化生产要求。此外，PsEFE在酶促反应过程中表现出明显的底物抑制作用，这成为它在未来工业化应用中的负面因素[17]。因此，需要深入挖掘催化活性更高、催化性能更好的乙烯合成酶并对其酶学性质进行分析研究[18]。……