S-腺苷甲硫氨酸（S-adenosyl-L-methionine,SAM）是甲硫氨酸的活性形式,广泛存在于植物、动物及微生物等体内,在生物体所有细胞的代谢过程中都起到重要的作用。SAM能预防肝脏损伤、心脏疾病、缺氧症等疾病的发生;SAM可用于治疗恶性营养不良、关节炎、帕金森病及抑郁症等疾病;此外,SAM还能用于美容产品。随着SAM新功能的不断发现,其需求量日益增加。SAM可由三磷酸腺苷（ATP）和L-甲硫氨酸（L-Met）通过甲硫氨酸腺苷转移酶（MAT）催化合成,但昂贵的ATP导致使用酶法制备SAM的成本很高。本研究着力于以廉价的腺苷和多聚磷酸盐为底物,通过酶法合成ATP,降低ATP的制备成本,从而突破SAM酶法大规模制备成本高的瓶颈。我们合成多种ATP合成酶及甲硫氨酸腺苷转移酶基因,并通过大肠杆菌表达系统进行表达、纯化,然后进行酶活验证,从中筛选高活性的腺苷酸激酶（ADK）、腺苷激酶（AK）、多聚磷酸-腺苷酸磷酸转移酶（PAP）以及甲硫氨酸腺苷转移酶,并将这些酶联合使用进行多酶催化反应,成功实现了酶法低成本合成ATP,SAM。我们利用筛选到的高活性的腺苷酸激酶（ADK）、腺苷激酶（AK）、多聚磷酸-腺苷酸磷酸转移酶（PAP）对ATP合成反应的温度、p H、离子浓度、酶的比例等条件进行优化,从而以35 g/L的六偏磷酸钠和12.5 g/L的腺苷催化反应6 h后能生成30 g/L的ATP。此外,鉴于支架蛋白质可能通过底物通道效应或协同效应来促进多酶催化反应,在本研究中,我们用本实验室开发的支架蛋白质将这些酶在体外组装成复合物进行催化反应,可使ATP产量比同等条件下的多酶体系提升10%。通过酶学性质研究我们发现MAT4的最适p H为p H 8.0,最适反应温度为20℃,最适Mg2+浓度为0.3 M;MAT5的最适p H为p H 8.0,最适反应温度为40℃,最适Mg2+浓度为0.7 M。此外,我们发现ATP合成反应完成后,直接向产物里加入甲硫氨酸腺苷转移酶及适量的Mg2+更有利于获得SAM。在25μg左右酶量下,MAT4可将0.5 g/L左右L-Met在反应5 h后生成0.9 g/L的SAM;MAT5在反应3 h后可生成1.2 g/L的SAM。综上,本研究利用低成本的底物通过多酶催化反应可高效的转化成具有高附加值的ATP和SAM,为开发和建立体外酶法生产ATP和SAM工艺奠定了基础;同时也为此类诸如SAM、GSH等需要ATP参与合成的物质提供制备方案。