氨基乙酰丙酸（5-aminolevuinic acid，5-ALA）是生物体内合成四吡咯类物质(血红素、细胞色素、维生素B₁₂等)的前体。5-ALA作为光动力药物，可以用来诊断治疗皮肤癌、食道癌等疾病。在农业生产中可以作为除草剂、杀虫剂、壮苗剂、增产剂，还能提高植物的抗盐、抗冻能力。近些年国内外学者对其化学合成进行了大量研究，相比之下生物合成具有原料价廉易得，环境相容性好的特点，成为近几年研究热点。5-ALA生物合成两条途径，C₄途径由琥珀酰CoA和甘氨酸在限制性酶氨基乙酰丙酸合成酶（ALAS）催化下缩合生成5-ALA。C₅途径以谷氨酸为前体，在谷氨酰tRNA合成酶，谷氨酰tRNA还原酶，谷氨酸-1-半醛转氨酶（GSA-ATase）系列酶的催化下最终生成5-ALA。从谷氨酸到5-ALA的三步反应中，限速步骤为谷氨酰tRNA还原酶（HemA）催化的谷氨酰tRNA还原为GSA的反应。在生物体内两分子的5-ALA由5-氨基乙酰丙酸脱水酶催化缩合生成胆色素原（PBG），进而生成四吡咯尿卟啉原Ⅲ（UrogenⅢ），尿卟啉原Ⅲ则是生物体内所有四吡咯类物质的共同前体。枯草芽孢杆菌（Bacillus.subtilis）和大肠杆菌（Escherichia.coli）均采用C5途径合成5-ALA。本文以NCBI数据库（M57676）的B.subtilis基因组中的hemA基因序列设计PCR引物，经PCR反应得到hemA基因片段，并克隆到载体pET28a上，得到重组质粒pET28a-hemA，将其电转化至E.coli宿主BL21（DE3），进行IPTG诱导，实现了hemA基因的高效表达，对其蛋白纯化。SDS-PAGE电泳分析，表达的目的蛋白占总蛋白的20％。通过分离纯化得到谷氨酰tRNA还原酶。重组菌发酵液上清中5-ALA浓量达36.6mg／L，菌液呈红色，过筛试验和紫外分光光度检测验证显色的为卟啉类物质，实验表明，表达的重组蛋白具有生理活性并促进了大肠杆菌中5-ALA的合成和代谢。以重组菌的发酵液中5-ALA产量为目标，对发酵条件进行了初步研究。分别对培养条件中的培养基、摇瓶装液量、接种量三个指标，和诱导条件中的诱导时机、IPTG浓度，诱导温度三个指标进行比较实验。结果显示，最佳培养条件为以LB培养基为基础，250ml三角瓶，分装30ml LB培养基，接种比例为1：50，最优的诱导时机为菌体对数生长期期，诱导剂IPTG的浓度为0.4mM，诱导后的培养温度为37℃，诱导后12h取样，发酵液中5-ALA浓度最高可达52.1mg／L。