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红霉素(erythromycin，Er)是一种大环内酯类抗生素。其作为抗细菌感染药物、抗癌药物和免疫抑制剂等的原料药，应用广泛。工业上，Er主要通过Saccharopolysporaerythraea发酵获得。研究发现外源正丙醇可作为红霉素前体（丙酰-CoA和甲基丙二酰-CoA）的重要来源。本课题组在前期研究中发现正丙醇并没有全部用于红霉素合成，有45％-77％正丙醇进入了TCA循环，用作菌体生长的碳源和能源，造成了高价值的正丙醇浪费。为了增大正丙醇进入红霉素合成途径的代谢通量，进而提高红霉素产量，本研究利用代谢工程原理，在工业生产菌S.erythraea HL3168 E3(E3)的基础上，针对正丙醇进入红霉素合成途径和TCA循环的重要分支点（甲基丙二酰-CoA）进行代谢节点通量分配改造。 本文构建了甲基丙二酰CoA变位酶基因（mutB）失活的工程菌S.erythraea HL3168E3-ΔmutB(E3B)和琥珀酰CoA合成酶基因（sucC）失活的工程菌S.erythraea HL3168E3∷sucC(E3C)。在摇瓶发酵中，重组菌E3B和E3C的Er-A含量相比出发菌E3均有不同程度的提高，表明敲除上述基因后，使Er-A产量大幅提高。为了更好分析发酵过程生理变化规律，本文进行了工业生产条件下的5L反应器发酵研究，结果发现相比原始菌株，重组菌株E3B对正丙醇和葡萄糖的摄取速率分别提高52.4％和39.8％，红霉素化学效价提高了46.9％，达到12740.5μg/mL，主要活性物质红霉素A组份产量提高了64.9％，达到8094.4μg/mL，这为重组菌E3B的工业化应用提供了科学前提和研究基础。 为了直观地揭示重组菌E3B中正丙醇对红霉素转化效率提升的机理并初步解析正丙醇的代谢机制，本研究在工业生产培养基中，定量分析了基因敲除对细胞生理代谢及胞内代谢通量的影响，发现突变菌E3B中正丙醇作为前体进入红霉素合成途径的比例由24.3％增至66.9％，丙酰-CoA和甲基丙二酰-CoA的比生成速率分别提高到2.02倍和1.89倍。表明重组菌E3B中正丙醇相关的代谢通量分布变化显著。也就是说SACE_5639(mutB)基因的敲除在提高正丙醇利用速率的同时也提高了正丙醇对红霉素的转化效率，这应该是红霉素产量提高的主要原因。同时重组菌E3B中NADPH、NADH、FADH2和ATP水平均有明显提升，这为下一步菌种改造提供了重要的线索。