内醚糖(Levoglucosan，1,6-脱水-β-D-吡喃葡萄糖)，纤维素热解产物，能被真菌的内醚糖激酶(levoglucosan kinae，LGK)转化为6-磷酸葡萄糖，作为生长的碳源和能源。由于纤维素类生物质通过一定的热解工艺能制备到大量的内醚糖，因此内醚糖可以作为微生物发酵工业的碳源和能源，生产有用的衍生产品如乙醇和柠檬酸。该工艺扩大了纤维素类生物质转化的途径。　　 本研究以具有较好内醚糖利用能力的斯达油脂酵母菌为材料，提取其总RNA，采用RACE方法和Invitrogen公司的GeneRacerTM Kit试剂盒，首先合成第一链cDNA，同时利用先前鉴定的内醚糖激酶肽段，设计四条兼并引物，PCR合成内醚糖激酶基因的5和3端片段，分别得到一个大约600 bp和800 bp的片段。然后测序上述片段，设计引物、合成基因5端序列，最后合成全长的内醚糖激酶基因片段。全长激酶基因cDNA片段为1445 bp，5端为14 bp的非翻译区(5-UTR)，3端为114 bp的非翻译区(3-UTR)，以及25 bp多聚A尾poly(A)。阅读框架(ORF)为1317 bp，编码一条439个氨基酸的多肽链；预期的蛋白质分子量大小为48.4 kDa，等电点(pI)为4.85。SignalP3.0程序分析表明该激酶无信号肽。氨基酸序列分析表明该激酶属于细菌的脱水-N-乙酰胞壁酸激酶家族(anhydro-N-acetylmuramic acid kinase，AnmK)，和大肠杆菌MG1655具有相同催化功能的AnmK的同源性为33％；同时该激酶类似蛋白广泛存在于真菌，特别是曲霉菌。另外还进行了以下研究：　　 1.内醚糖激酶基因在大肠杆菌中获得了超量表达。内醚糖激酶基因克隆到大肠杆菌表达载体pET-21a上，得到的表达载体pET-lgk，转化大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3)。重组大肠杆菌能在含有以内醚糖为唯一碳源、诱导剂IPTG的M9基本培养基上生长。另外分离、纯化重组内醚糖激酶，鉴定了重组酶的部分理化性质。粗酶液重组内醚糖激酶的比活为7.9 U/mg；SDS-PAGE电泳显示重组酶和天然酶的分子量大小相同；重组酶的最适温度和pH没发生变化，但更耐热；重组酶对ATP的Km值也没发生变化，但对内醚糖的Km值增大。　　 2.内醚糖激酶基因在酿酒酵母中低效表达。内醚糖激酶基因克隆到酿酒酵母游离表达载体pYES2，构建的表达载体pYES2-lgk转化酿酒酵母菌(Saccharomycescerevisiae INVSc1)。在含有诱导剂半乳糖的内醚糖基本培养基上，重组酿酒酵母菌生长态势稍微超过只含pYES2载体的酿酒酵母菌。粗酶液内醚糖激酶的比活为0.31 U/mg。重组酿酒酵母菌经诱导后发酵内醚糖，大约5％的内醚糖被被转化，但没有产生乙醇。　　 3.构建了含内醚糖激酶基因的工业酿酒酵母基因工程菌。内醚糖激酶基因克隆到酿酒酵母整合表达载体构pYMIKP,构建的整合表达载体pYMIKP-lgk转化到工业酿酒酵母菌(S.cerevisiae2.399)；内醚糖激酶基因整合到酿酒酵母染色体核糖体DNA上，得到了含内醚糖激酶基因的酿酒酵母基因工程菌。在含有以内醚糖为唯一碳源的基本培养基上，基因工程菌只有很微弱的生长；粗酶液内醚糖激酶的比活为0.02 U/mg。　　 4.发现内醚糖能促进树干比赤酵母的生长、提高发酵产酒精的效率。利用内醚糖激酶基因的氨基酸序列，检索到能发酵葡萄糖和木糖产酒精的树干毕赤酵母菌含有内醚糖激酶类似蛋白。实验表明树干毕赤酵母可以利用内醚糖，但利用效率明显低于葡萄糖，同时发酵不产乙醇。但在YPD培养基中添加0.1％内醚糖，酵母细胞浓度提高8.3％，同时发酵酒精产率提高21％。　　 5.采用同源建模的方法，模拟了内醚糖激酶的三位结构，同时运用用生物信息学分析了内醚糖激酶的催化机制。内醚糖激酶可能的催化残基是T116、R153、N192和D212，其中D212和内醚糖的内酯键上的氧原子氢键结合，导致内酯键的断裂，其它三个残基负责和内醚糖上的其它原子通过氢键结合稳定配体和受体复合物的构象。　　 6.提出细菌肽聚糖上的1,6-脱水键是生物起源于深海烟筒的一个证据。鉴于内醚糖1,6-脱水键是个高温热化学的产物，内醚糖可以用作考古的分子标记物，同时，1,6-脱水键存在于细菌细胞壁肽聚糖链末端的葡萄糖环上，以及切断该键的1，6-脱水-N-乙酰胞壁酸激酶广泛存在于原核微生物和海洋元基因组，1，6-脱水键很可能是生命起源于深海烟筒留下的痕迹。