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苯丙酸类化合物,尤其是苯丙氨酸类、苯丙酮酸类、苯丙羟酸类和苯丙烯酸类,是一类重要的化学物质,被广泛地应用于医药、化妆品和精细化学品的合成。本论文报道了一种人工设计的氨基变换生物级联催化路径,该路径以苯酚衍生物、丙酮酸钠和氯化铵为底物,合成一系列（S）-α-酪氨酸衍生物、对羟基苯丙酮酸衍生物、（R）-α-酪氨酸衍生物和（R）-β-酪氨酸衍生物。主要研究结果如下:1.氨基变换级联路径的设计。通过分析苯丙酸类化合物的合成路径,设计了一个氨基变换级联路径,主要通过氨基基团的引入和转化,实现一系列苯丙酸类化合物的酶促合成。该级联反应系统由两部分组成,包括一个氨基引入模块（AI）和三个氨基转化模块（AT）:AI通过氨基引入将苯酚衍生物、丙酮酸钠和氯化铵转化为（S）-α-酪氨酸衍生物;AI和AT1级联,通过氨基引入和氧化脱氨将苯酚衍生物、丙酮酸钠和氯化铵转化为对羟基苯丙酮酸衍生物;AI和AT2级联,通过氨基引入和手性反转将苯酚衍生物、丙酮酸钠和氯化铵转化为（R）-α-酪氨酸衍生物;AI和AT3级联,通过氨基引入和移位将苯酚衍生物、丙酮酸钠和氯化铵转化为（R）-β-酪氨酸衍生物。2.氨基引入和转化模块的构建。通过数据库和文献挖掘筛选性能优异的酶来进行基础模块的构建:AI选择Citrobacter freundii来源的酪氨酸酚裂解酶突变体M379V进行构建;AT1选择Proteus vulgaris来源的L-氨基酸脱氨酶进行构建;AT2选择Proteus vulgaris来源的L-氨基酸脱氨酶、Corynebacterium glutamicum来源的D-氨基酸脱氢酶突变体CgDAPDHBC621（R196M/T170I/H245N/Q151L/D155G）和Bacillus megaterium来源的葡萄糖脱氢酶进行构建;AT3选择Taxus chinensis来源的苯丙氨酸氨基变位酶突变体C107S进行构建。3.模块组装合成苯丙酸类化合物。AI以E.coli 01为催化剂通过转化条件优化,以苯酚衍生物（1a-d）为底物合成相应的（S）-α-酪氨酸衍生物（S）-α-3a-d,转化率为94-99%,ee值>98%。通过组装AI和AT1构建了四株α-酮酸合成菌株E.coli 10-13,以最优菌株E.coli 10为催化剂对转化条件进行优化,催化苯酚衍生物（1a-d）合成相应的对羟基苯丙酮酸衍生物4a-d,转化率为95-99%。通过组装AI和AT2构建了六株（R）-α-氨基酸合成菌株E.coli 14-19,以最优菌株E.coli 19进行转化条件的优化,将苯酚衍生物（1a-d）转化为相应的（R）-α-酪氨酸衍生物（R）-α-3a-d,转化率为91-96%,ee值>98%。在模块AT3中通过蛋白质改造获得对大体积底物L-酪氨酸衍生物活性提高的突变体TcPAMC107S,L104A,并通过组装AI和AT3构建了四株（R）-β-氨基酸合成菌株E.coli 20-23,但最优菌株E.coli 23的转化效果不理想,在E.coli 23的基础上重复表达TcPAMC107S,L104A基因得到E.coli 24,通过转化优化将苯酚衍生物（1a-d）合成相应的（R）-β-酪氨酸衍生物（R）-β-5a-d,转化率为68-86%,ee值>98%。最后选择5种产物进行了100 m L规模化制备,并通过色谱层析、萃取和重结晶对产物进行纯化,通过核磁共振图谱和高分辨质谱对结构和分子量进行鉴定,进一步验证了该级联系统的工业化生产潜力和准确性。