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虾青素是人类在自然界发现的抗氧化能力最强的天然化合物.除生物抗氧化性外,虾青素同时具有抗肿瘤、抗炎症、增强免疫力、抗紫外线辐射作用等有益活性,因而被广泛应用于医药保健、食品、水产养殖、化妆品等方面,具有巨大的商业价值.传统的虾青素生产方式主要有以下几种：1)通过化学方法合成,但是由于虾青素的结构复杂,化学合成很难得到结构特异的化合物.2)直接从含虾青素的天然藻类雨生红球藻中提取,但是雨生红球藻的培养条件高：耗时、耗光能和需要高质量的水,因此导致最终的相对产量低.3) 改造红法夫酵母生产,但红法夫酵母的遗传改造困难,因此未得到高产虾青素的红法夫酵母菌株.与传统生产方法相比,改造大肠杆菌合成虾青素正成为目前研究的热点.本实验室前期通过代谢工程构建了一株高产β-胡萝卜素的大肠杆菌工程菌CAR001,该菌株整合了β-胡萝卜素合成途径的5个基因crtEBXIY (来源于成团泛菌).通过敲除crtX 基因(编码的酶能以玉米黄素为底物生成玉米黄质二糖苷)解除虾青素合成途径对底物的竞争,得到虾青素合成出发菌株JX-CAR001.在此基础上,引入外源的虾青素合成基因crtW (来源于Brevumdimonas sp.SD212菌)和crtZ (来源于成团泛菌)基因,在JX-CAR001菌中创建出虾青素合成途径.为使crtW 和crtZ 基因协同表达,优化虾青素合成途径,使用了多种策略进行两基因的表达调控：1)在染色体上用人工组成型启动子(M1-37,M1-46和M1-93)组合调控crtW和crtZ的表达；2)质粒为基础的RBS文库调控策略：在质粒上用RBS文库同时对crtW和crtZ基因进行表达调控；3)染色体为基础的RBS文库调控策略：在染色体上用RBS文库同时对crtW和crtZ基因进行表达调控.通过颜色筛选及HPLC分析,最终从以染色体为基础的RBS文库中筛选到一株高产虾青素的工程菌,虾青素含量达到1.92mg／g CDW,并占总类胡萝卜素的95％.这些调控策略为在大肠杆菌中进行多基因的协同表达调控提供了崭新的思路.