血红素（Heme）是一类含铁卟啉化合物,在生物体的代谢活动中扮演重要角色,同时作为血红素过氧化物酶的辅基,是影响酶活性的关键所在。血红素过氧化物酶在生化检测、废水处理、染料脱色等领域具有广泛的应用价值,当其在细菌中异源表达时往往酶活较低,主要是由于胞内血红素合成受到严格调控及其与脱辅基蛋白之间的结合效率不高。因此,需要对血红素合成的调控机制及血红素与蛋白酶的结合进行探究。5-氨基乙酰丙酸（5-Aminolevulinic acid,5-ALA）是血红素合成的关键前体物质,本研究以Escherichia coli BL21（DE3）为实验对象,通过内外源调控5-ALA的水平探究血红素合成的调控机制;同时异源表达了三种不同来源的过氧化物酶,分析该类蛋白与血红素之间的结合能力。主要研究内容和结果如下:（1）外源添加5-ALA对于血红素合成的影响。外源添加1000μmol·L-1 5-ALA会引起胞内血红素合成受到反馈抑制,对血红素合成途径中的关键前体物积累量和基因转录水平进行检测,结果显示胞内5-ALA和胆色素原（Porphobilinogen,PBG）含量并未受到负反馈的影响,血红素合成下游基因hem E、hem F、hem G的转录水平有不同程度的下调,其中hem F下调最为明显。（2）5-ALA内源水平调控对血红素合成的影响。Eam A作为大肠杆菌细胞膜上的氨基酸次级转运蛋白,参与5-ALA的外运,经研究证实敲除eam A有利于胞内5-ALA与血红素含量的积累。在敲除eam A的基础上过表达hem A得到的WTΔE/hem A菌株与单独过表达hem A的WT/hem A菌株相比,胞内血红素含量从12.3μmol·L-1下降到9.5μmol·L-1,减少了29.52%。对血红素合成途径中前体物积累量与基因转录水平进行检测,结果表明:胞内5-ALA和PBG的产量均明显下降;5-ALA合成上游基因glt X、hem A和hem L均有不同程度的下调,其中hem L下调最为明显。（3）血红素过氧化物酶的异源表达对血红素合成的影响。在WTΔE/hem A菌株与WT/hem A菌株中异源表达来自嗜热裂孢菌（Thermobifida fusca）的A型染料脱色过氧化物酶（Tfu Dy P）以结合游离血红素,对获得的菌株WT/hem A-Dy P和WTΔE/hem A-Dy P进行酶活检测和光谱分析,结果表明:源于WTΔE/hem A-Dy P的Tfu Dy P酶活性和RZ值均高于源于WT/hem A-Dy P的Tfu Dy P。对胞内血红素产量及关键基因转录水平的检测发现:Dy P基因的表达显著提高了胞内血红素的含量,使hem A、hem L转录水平显著上调。以上结果提示:血红素与Tfu Dy P的结合可以解除游离血红素对5-ALA合成的反馈作用。（4）血红素与血红素过氧化物酶之间的相互作用。为了进一步分析血红素与血红素过氧化物酶的结合,在E.coli BL21（DE3）菌株中分别表达了来自芥蓝（Brassica alboglabra L.）的抗坏血酸过氧化物酶（Ba APX）、来自红球菌（Rhodococcus jostii RHA1）的B型染料脱色过氧化物酶（Rh Dyp B）以及Tfu Dy P,对纯化的酶蛋白进行光谱分析和分子模拟,结果显示:Ba APX的血红素饱和度最高,其结构更有利于与血红素的结合。