烟酸普遍存在于植物、动物和微生物体内,应media reporting用领域涵盖了食品、药品、工业和农业,全球市场规模达三十余亿人民币。目前烟酸主要依赖化学合成法生产,存在能源浪费和环境污染等弊端,新兴的酶促法需要较高的初始成本和分离技术工艺。随着生物技术的发展,利用微生物发酵的合成生物学生产方式展现了巨大的潜力,其具有成本低廉、反应温和等优势,故本研究旨在构建一株以葡萄糖为碳源的从头合成菌株来实现烟酸的生产。首先构建前体喹啉酸的从头合成途径,通过比较不同的发酵温度、质粒启动子强度与底盘菌株,并在质粒的开放阅读框上以不同的构建顺序过表达关键基因nad A、nad B来优化酶的表达量,在敲除了产物消耗基因的BL21(DE3)菌株中将喹啉酸的产量提高到73.56 mg/L。之后通过构建Nad B-RIAD-Nad A-RIDD酶复合物加速天冬氨酸至喹啉酸的生产,并通过强化限速酶Asp C的表达来提高喹啉酸前体物质天冬氨酸的供应,将喹BMS-907351作用啉酸的产量进一步提高至105.47 mg/L,为烟酸的从头合成提供基础。之后以喹啉酸为共同前体物质,设计了两条下游烟酸合成途径。在第一条途径中,喹啉酸在喹啉酸磷酸核糖转移酶的作用下生成烟酸核苷酸,该物质通过NAD~+合成途径I生成NAD~+,之后经内源磷酸酶的连续催化后生成烟酰胺核苷,并在核苷酸水解酶和酰胺酶的作用下生成烟酸,利用该途径,菌株在喹啉酸添加实验中的烟酸产量为10.37 mg/L。在第二条途径中,喹啉酸同样先生成烟酸核苷酸,之后在磷酸酶和核苷酸水解酶的作用下依次生成烟酸核苷和烟酸,筛选Saccharomyces cerevisiae来源的三个磷酸酶和一个核苷酸水解酶,其中磷酸酶SDT1的体外催化能力最强。以敲除烟酸消耗基因的菌株为底盘菌,发现过表达磷酸酶基因sdt1的菌株在体内添加实验中的烟酸产量最高,为252.91 mg/L,表明该下游途径是合成烟酸的最佳途径。将最佳的下游途径应用于烟酸的从头合成,重组菌株的烟酸产量为36.41 mg/L,通过对发酵培养基进行优化,在TB培养基中,将烟酸的产量进一步提升至41.53 mg/L。本研究在国内更多首次构建了烟酸的从头合成途径,为可再生碳源大规模生产烟酸奠定了基础。