稀有糖是指在自然界生物体内自然存在,但含量极少的一类糖,如D-阿洛酮糖、海藻糖、低聚果糖和阿拉伯糖等。其中,D-阿洛酮糖是一种热量低,甜度高（与蔗糖类似）的重要稀有糖。有研究还表明,D-阿洛酮糖还具有调节血糖,降血脂等功能。基于这些优点,D-阿洛酮糖有望成为新型低热量的甜味添加剂。目前,阿洛酮糖的生产主要依靠生物酶转化法,其中D-阿洛酮糖3-差向异构酶（DPEase）是一类能够将果糖转化为阿洛酮糖的重要功能酶。但是,天然来源的DPEase含量极低,无法进行扩大生产。因此,本课题将对来源于根癌农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）的DPEase（At-DPEase）进行克隆表达,并对表达条件进行优化,最后获得具有较高At-DPEase酶产量的基因工程菌。首先,利用Ex PASy蛋白质分析系统网站对At-DPEase蛋白的分子量、氨基酸序列、亲/疏水性、理化性质、三级结构等进行预测、分析,为后续蛋白的表达、纯化提供理论依据。At-DPEase蛋白在胞内主要以四聚体状态存在,单体蛋白的分子量为32 KDa,蛋白等电点p I=5.88,亲水性平均系数为-0.195。根据上述预测结果,推测At-DPEase在基因工程菌大肠杆菌中会有可溶性表达,但分子量过大极易在胞内形成包涵体现象。随后,对At-DPEase蛋白的密码子进行了分析,比对了大肠杆菌（E.coli）和根癌农杆菌（A.tumefaciens）的密码子偏好性,将At-DPEase蛋白的13个氨基酸的密码子（在大肠杆菌中翻译效率<40%）进行了优化,突变成在新的宿主大肠杆菌更偏好的密码子序列。根据优化后的序列,对蛋白的全基因进行合成,在蛋白的C端引入了6个组氨酸标签序列,并将此导入质粒p ET 22b中构建表达载体p ET 22b-At-DPEase（O）。热激法,成功构建重组基因工程菌BL21（DE3）/p ET 22b-At-DPEase（O）。实验初步利用IPTG诱导目的蛋白的表达,SDS-PAGE检测发现,重组基因工程菌能够成功表达可溶的At-DPEase蛋白。TLC、NMR结合HPLC结果表明,表达了At-DPEase蛋白的细胞能够成功将D-果糖转化出D-阿洛酮糖。在此基础上,我们对BL21（DE3）/p ET 22b-At-DPEase（O）的诱导表达条件进行了优化,成功提高了重组基因工程菌对At-DPEase蛋白的表达量。优化条件包括诱导时间、IPTG浓度、诱导时机、p H、温度、接种量、装液量、转速。比较全细胞转化活性以及目标蛋白的表达量,确定了E.coli/p ET 22b-At-DPEase（O）的最佳发酵条件,分别为:过夜活化的种子液以1%的接种量至装液量为50%的含50 ug/m L Amp+的LB培养基中（p H 8.5）,在200 r/mim摇床中培养4 h后,加入IPTG至终浓度为0.3 mmol/L,在200r/mim摇床中诱导5 h。At-DPEase的转化率达到33.53%,是优化前（19.53%）的1.7倍。实验利用Ni2+-sepharose获得了高纯的At-DPEase蛋白,计算得出,重组基因工程菌的产酶量为3.4 g/L。我们成功在体外构建了At-DPEase蛋白的表达宿主,对该蛋白的表达条件进行了优化,上述实验结果为实现D-阿洛酮糖的工业化生产提供了良好的理论基础。