4-羟基异亮氨酸（4-Hydroxyisoleucine,4-HIL）是一种非蛋白质类氨基酸,具有诱导胰岛素分泌等生物学活性,所以作为糖尿病治疗的潜在替代药物而备受关注。现有的4-HIL生产方法多存在生产工艺较为复杂、能耗较高、分离提取困难等缺点。本研究针对上述问题提出使用细胞表面展示酶法合成4-HIL的策略,主要研究内容和结果如下:对适合与L-异亮氨酸羟化酶（L-isoleusine dioxygenase,IDO）构建融合蛋白的跨膜结构LAA和LPP’OmpA进行筛选,并对表达载体和宿主菌株进行筛选,最终得到菌株E.coli BL21（DE3）/pTrc99a-laa-ido。膜蛋白提取实验和全细胞催化实验表明,重组菌株中表达的融合蛋白LAA-IDO成功展示于细胞外膜并且具有催化活性,其催化生成 4-HIL 达 1.49 g/L。在融合蛋白表达过程中,出现了包涵体含量较多的现象。针对融合蛋白错误折叠的现象对融合蛋白的连接肽进行优化。选择十种长度和种类不同的连接肽重新构建融合蛋白,酶催化实验结果发现:当（GGGGS）4和（Gly）20作为连接肽时,融合蛋白表达菌株催化生成4-HIL产量分别为2.36 g/L和2.61 g/L,较出发菌株提高了 53.2%和69.5%。为了可以在宿主外膜上更多地展示L-异亮氨酸羟化酶,以（GGGGS）4和（Gly）20作为连接肽,分别构建了 L-异亮氨酸羟化酶双拷贝和三拷贝融合蛋白表面展示菌株。当以（Gly）20作为连接肽时,L-异亮氨酸羟化酶双拷贝和三拷贝融合蛋白菌株催化生成4-HIL产量分别为3.13 g/L和3.35 g/L,较出发菌株提高了 4.68%和12.04%。为了进一步增加融合蛋白的展示数量,故对宿主外膜进行改造。选择外膜上含量较多的外膜蛋白OmpA和OmpW,利用CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除其编码基因,并且进行L-异亮氨酸羟化酶融合蛋白的展示。酶催化结果表明膜蛋白敲除菌株催化生成4-HIL产量分别3.73 g/L和3.83 g/L。较出发菌株增加了 8.21%和11.10%。本实验采用表面展示L-异亮氨酸羟化酶的方法对4-HIL的生产方法进行探究。经过一系列的优化和改造,最后4-HIL的生成量最高可达3.83 g/L。该方法使用全细胞作为酶源进行催化生成4-HIL,可以省去破碎细胞释放酶源的操作,可以为低能耗清洁生产4-HIL提供参考。