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L-精氨酸作为一种重要的工业氨基酸,广泛应用于医药、食品及动物饲料等领域。作为天然氨基酸中N:C比例最高的氨基酸,其合成与氮源吸收及利用密切相关。本研究以谷氨酸棒杆菌（Corynebacterium glutamicum）和高产L-精氨酸的钝齿棒杆菌（Corynebacterium crenatum）作为出发菌株,研究氮代谢PⅡ信号转导蛋白GlnK在氮调控及L-精氨酸合成中的作用,通过蛋白互作挖掘GlnK在L-精氨酸合成中的调控靶点,探究GlnK与其靶蛋白结合的生理意义,结合分子模拟及定点突变鉴定复合体的关键结合位点,最终解析清楚GlnK在L-精氨酸合成中的调控机制。主要研究内容如下:（1）比较蛋白质组学分析高低氮源浓度对钝齿棒杆菌胞内蛋白表达水平及代谢进程的影响发现,在低氮条件下,氮代谢相关蛋白的表达水平显著上调,其中GlnK表达量上调4.11倍;并且受氮源浓度影响表达差异显著蛋白主要集中在氨基酸代谢途径,表明氮调控相关蛋白与氨基酸合成可能存在联系,尤其是氮代谢信号蛋白GlnK。（2）构建glnK过表达、敲除及弱化菌株,探究GlnK对钝齿棒杆菌氮代谢及L-精氨酸合成的影响。结果发现,glnK过表达菌株Cc-glnK中氮代谢和L-精氨酸合成相关基因的表达水平平均上调4.58倍和1.50倍,相应蛋白的酶活平均提高46.97%和30.00%。通过5 L发酵罐发酵比较重组菌株Cc-glnK,Cc-?glnK及Cc-kd/glnK产L-精氨酸性能发现,与出发菌株Cc5-5相比,Cc-glnK菌株产量可达49.53 g·L-1,产率为0.516 g·L-1·h-1,L-精氨酸产量提高约28.65%。说明GlnK蛋白可通过提高L-精氨酸合成途径相关基因的转录水平及关键酶酶活水平,最终促进钝齿棒杆菌中L-精氨酸合成。（3）通过GST pull-down和ITC实验证实GlnK蛋白与氮转录调控因子AmtR相互作用调节胞内氮平衡,并分别测定GlnK与效应分子ATP及ADP结合时的热力学变化。另外,发现L-精氨酸合成关键限速酶N-乙酰谷氨酸激酶（N-acetyl-L-glutamate kinase,NAGK）是GlnK的另一调控靶蛋白,两者结合产生的焓变为?H=-35±5.70 kcal·mol-1,熵变为T?S=-16±6.50 kcal·mol-1,分离常数Kd=20.21±1.58μmol·L-1;通过L-精氨酸反馈抑制实验发现GlnK可缓解NAGK受L-精氨酸抑制的程度达到48.21%,表明GlnK蛋白还可能通过与NAGK相互作用促进L-精氨酸的合成。（4）通过分子模拟发现GlnK位于NAGK蛋白结构的中心位置,两者结合主要依赖于GlnK的T-loop环和B-loop环分别与NAGK的N端和C端间的相互作用。其中,GlnK K9与NAGK R261形成静电作用,GlnK R47和K85等5个位点分别与NAGK形成氢键,以及GlnK F11与Y46间存在的疏水作用,这三种主要作用力最终促成GlnK与NAGK相互结合。通过定点突变鉴定出GlnK F11、R47和K85以及NAGK N258和R261这五个位点是GlnK与NAGK结合的关键作用位点。构建glnK整合突变菌株Cc-glnKAA减弱GlnK与NAGK结合强度,发现L-精氨酸产量下降。结果证实,GlnK还能通过缓解NAGK受L-精氨酸的抑制作用,进而促进L-精氨酸的合成。