脱氧鸟苷三磷酸(dGTP)和鸟苷三磷酸(GTP)是体内合成DNA或RNA的前体,同时也作为基于PCR技术发展而来的各种现代生物技术的重要原料。研究中我们使用渗透化共表达鸟苷酸激酶和乙酸激酶的全细胞生物合成dGTP和GTP,同时也探索了细菌细胞表面展示构建的全细胞催化剂于生物合成反应中的运用。我们将保加利亚乳杆菌的鸟苷酸激酶和大肠杆菌的乙酸激酶编码基因gmk和ack克隆进质粒pET28-a中,构建两株单基因表达菌。然后利用载体上的同尾酶酶切位点构建双基因共表达菌,根据串联顺序命名为pAG和pGA。经过诱导表达后,在25 ℃下使用10 mM EDTA处理菌体30 min,酶活力相对于粗酶液损失较小,在37 ℃催化5 mM底物dGMP,反应2.5 h后,底物转化率为91%;催化5 mM GMP,反应1.5 h后,转化率为95%。通过与冰核蛋白的N末端或N、C末端融合体相连,我们成功在大肠杆菌细胞表面展示了鸟苷酸激酶和乙酸激酶。使用0.2 mM IPTG在25 ℃下诱导表达30h可以获得大量可溶性目标蛋白。使用表面展示酶37 ℃下催化5 mM底物dGMP,反应4 h后,转化率达到91%;催化5 mM底物GMP,反应3 h,转化率达到95%。并且其在37 ℃下稳定性很好,经过9次重复回收后,仍保持50%以上的酶活性。合成反应通过偶联一个乙酸激酶催化的ATP循环再生用于提供核苷酸磷酸化过程所需的磷酸基团,大大降低了生产成本。研究发现,只需添加起始底物浓度二十分之一的ATP便可满足反应所需。