刘雪丹 杨萌 张静 赵东旭

（1. 郑州大学化工学院，郑州 450001；2. 北京理工大学生命学院，北京 100081）

D-1，2，4-丁三醇（BT）是含有3个羟基似甘油的 C4化合物，应用广泛［1］。如合成比天然橡胶更高弹性的聚氨酯发泡剂；脱水可得制抗 HIV 药物Amprenavir 的关键前体—3-羟基四氢呋喃［2］，还可用作药物缓释剂［2-3］等。BT 最重要的应用是合成含能材料 1，2，4-丁三醇三硝酸酯（BTTN）［4］，与硝酸甘油相比，BTTN 具有冲击灵敏度低、热力学稳定性高和挥发性低等优点［2］，是硝酸酯增塑聚醚推进剂的重要组成部分［5］。

传统的BT合成方法是通过 NaBH4催化还原苹果酸［3］，此方法反应条件苛刻，副产物多、产率低、还会产生大量有害废弃物［6］。Cao等［6］和Yamada-Onodera等［7］首次实现利用微生物合成 BT，首先由莓实假单胞菌将木糖氧化成木糖酸，然后采用重组菌株将木糖酸转化为丁三醇。其后研究人员将用于丁三醇合成的酶全部表达到大肠杆菌中，简化了 BT合成路线［1，8-9］，如图 1 所示。

图1 D-木糖合成D-1，2，4-丁三醇的主要代谢途径Fig. 1 Main metabolic pathways of D-xylose to synthesize D-1，2，4-butanetriol

丁三醇的生物合成主要以木糖为底物，在培养体系中加入葡萄糖形成双底物体系，可以提高 BT合成效率［2，10］。但菌株在培养时出现二次生长现象［11］，即碳代谢物阻遏效应（CCR 效应）［12-15］，影响了菌株对木糖的利用。马鹏飞等［8］和Zhang等［9］构建了缺失葡萄糖特异性渗透酶 EIIBCGlc（由ptsG 编码）弱化 CCR 效应的菌株，初步探讨了弱化CCR 效应对 BT 合成可能产生的影响。除 EIIBCGlc外，其它非磷酸转移酶系统（PTS）系统中的蛋白也对菌株的 CCR 效应产生影响。pgi（编码磷酸葡萄糖异构酶）［16］和 mtfA（编码葡萄糖-磷酸转移酶系统的调节输出信号蛋白）［17］的缺失降低了 ptsG 的表达，弱化菌株的 CCR 效应，而 mlc（编码碳水化合物代谢的全局抑制因子）［18］的表达则会有相似的作用。……