革兰氏阳性菌Bacillus licheniformis CGMCC 2876在以葡萄糖和尿素分别为碳源和氮源的培养条件下,能够合成具有生物可降解性、高效性、以多糖和γ-聚谷氨酸为主要成分的胞外聚合物。本课题组前期已构建了该菌株的胞外多糖合成代谢途径,并发现其与γ-PGA的合成过程存在密切关联。本研究通过基因工程手段改造B.licheniformis CGMCC 2876,探究了三种调控蛋白在地衣芽孢杆菌合成胞外聚合物中的关键作用,深入分析了地衣芽孢杆菌合成胞外聚合物的代谢机制。首先,以调控蛋白CcpA、CcpN、NrgB为研究对象,成功构建了三株基因过表达地衣芽孢杆菌。分别测定过表达菌株所产胞外聚合物的产量和絮凝活性,过表达菌株 B.licheniformis-pHY300-ccpA 与 B.licheniformis-pHY300-ccpN 的胞外聚合物产量分别为9.68 g/L和9.49 g/L,与原始菌株相比提高了 10%和7.84%。三株过表达菌株所产胞外聚合物的絮凝活性均有明显的提高,B.licheniformis-pHY300-ccpA、B.licheniformis-pHY300-ccpN和 B.licheniformis-pHY300-nrgB所产的生物絮凝物质的活性分别提高了 80.80%、97.51%和98.04%。因此,ccpA和ccpN的表达能够提高胞外聚合物的产量和絮凝活性,nrgB则能够明显提高菌株所产胞外聚合物的絮凝活性。其次,分别分析过表达菌株的产物成分,相比于原始菌株,B.licheniformis-pHY300-ccpA、B.licheniformis-pHY300-ccpN和 B.lichenifoformis-pHY300-nrgB 多糖含量由分别9.53%提高至11.39%、10.24%和11.01%,γ-PGA含量由59.68%降至 56.91%、57.75%和 55.52%,其他物质含量由 30.03%提高至 30.95%、31.18%和 32.73%。B.licheniformis-pHY300-ccpA和B.licheniformis-pHY300-nrgB合成的蛋白含量没有明显变化,而B.licheniformis-pHY300-ccpN蛋白含量由0.75%提高至 0.83%。最后,通过qRT-PCR、STRING数据库和代谢组学分析探究了三个调控蛋白在地衣芽孢杆菌胞外聚合物合成途径中三个方面的作用机制——CcpA、CcpN、NrgB分别通过作用于谷氨酸合成酶、糖异生基因和铵转运蛋白,对胞外聚合物合成通路的相关蛋白进行调控:（1）在多糖合成方面,三个蛋白均对不同类型胞外多糖合成途径起调控作用。CcpA、CcpN和NrgB均能够促进氨基糖合成途径基因（glmS、glmU和epsO）的表达,有利于菌体细胞合成氨基糖。并且CcpA还能激活EpsD促进糖醛酸的合成,而NrgB则抑制EpsD和GtaB,不利于糖醛酸和中性糖的合成;（2）在γ-PGA合成方面,三个蛋白均能通过增强糖酵解途径、促进柠檬酸循环、激活谷氨酸合成酶来促进谷氨酸的合成。CcpN和NrgB抑制了 γ-PGA复合体系CapBCA中capA和capB的表达,影响该复合体系发挥正常的膜相关代谢作用,一定程度抑制了 γ-PGA的合成。此外,CcpA和NrgB通过上调谷氨酰胺合成酶,促进γ-PGA的竞争物质谷氨酰胺的合成,抑制γ-PGA合成;（3）在菌体生长方面,CcpA和CcpN作为碳代谢调控蛋白,提高菌体碳源利用效率,激活菌体的糖酵解途径和柠檬酸循环,CcpN激活glyQ、glyS促进菌体蛋白合成的同时能够维持细胞正常的生命活动,氮代谢调控蛋白NrgB具有明显的氮源调节作用,并能促使菌体上调kinD的表达量以适应极端环境。