功能蛋白的异源表达,是分子生物学研究基因功能及其相互作用,挖掘和利用自然界中众多具有潜在价值的新酶、新途径的重要技术和手段。以大肠杆菌为代表的原核表达系统平台虽已得到广泛应用,但在调控异源蛋白的表达量和可溶性方面依然存在困难。本研究为大肠杆菌中异源蛋白在表达量和可溶性调控方面提供一种简单的筛选方法。此方法融合了mRNA的5′-端结构优化和重叠基因结构强度筛选,在不改变启动子、质粒拷贝数和任何外界因素的情况下,实现一种蛋白在表达量上的连续梯度变化,并通过影响蛋白翻译速率来调控蛋白可溶性。mRNA的5′-端的二级结构已被证明是影响蛋白表达的主要因素之一。本研究选择了实验室中已知的表达量存在问题的4个来源不同基因FLS、M7、GAO和M1,构建在p ET-28a载体上,选取基因的5′-端,在起始密码子（ATG）后连续长度为39nt范围的区域进行密码子同义突变,进行表达筛选。实验结果分析表明,mRNA的5′-端结构对蛋白表达影响巨大,其中FLS、M7和GAO的蛋白表达量发生了近十倍的变化。降低重组蛋白表达速率可能是有益于蛋白可溶性表达。虽然mRNA的5′-端结构也可以调控翻译起始速率,但我们的结果显示,在有限数量（小于40个单克隆）筛选下,难以得到一个均衡了表达量和可溶性的结果。本研究首先引入重叠基因结构强度筛选来调控蛋白表达速率,引入重叠结构（TGATG）,在基因序列上同义突变长度仍为39nt,对选定FLS（OG）、HACL（OG）、E-PPK（OG）、PPK（OG）、PAD（OG）不可溶表达基因进行了简单筛选。实验结果表明,改变重叠基因结构强度,在有限数量（小于40个单克隆）筛选下,就能筛选到蛋白表达量的梯度变化菌株,选取合适表达强度的菌株,其中FLS（OG）、E-PPK（OG）、PPK（OG）可溶性表达有显著提高。本研究利用mRNA的5′-端结构与重叠基因结构强度筛选相结合的新策略,显著提高了甲醛裂合酶（Formolase,FLS）的可溶性表达量。利用FLS通过全细胞催化将乙醛缩合成乙偶姻,再通过化学法将乙偶姻转化为川芎嗪（TMP）。在优化反应条件后,乙偶姻和川芎嗪的滴度分别达到222 g L–1和94 g L–1,乙醛的转化率分别为86.5%和48%。这是已知TMP报道的最高产量。