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γ-聚谷氨酸（γ-PGA）是一种水溶性、可生物降解、可食用、无毒的生物高分子。它具有良好的生物相容性和生物降解性，广泛用于医药载体、控释材料、食品增稠剂、食品防冻保鲜和化妆品保湿等领域。随着研究的深入，γ-PGA要应用在实际的工业上还需解决两个主要的问题：了解γ-PGA的生物合成机制--pgsBCA合成体系以及降低成本。
本研究以Bacillus licheniformis NK-03（本研究室保藏，其中γ-PGA产率为10.5g/L，重均分子量Mw为1，360，000，产物单体比例为D-谷氨酸2％，L-谷氨酸98％）为出发菌株，根据地衣芽孢杆菌的全基因组序列及已知的pgsBCA基因序列设计引物，PCR扩增得到该菌的pgsBCA基因，通过GenBank进行Blast比对确认，并且注册该基因簇（注册号，pgsB：EF066513，pgsC：EF071858，pgsA：EF071859）。同时将B.licheniformis NK-03 pgsBCA基因编码的氨基酸序列分别与Bacillus subtilis（natto），B.subtilis IFO3336，B.subtilis ZJU-7同源基因编码的氨基酸序列进行了比对。结果显示pgsC基因最为保守一致；而不同菌株的基因差异主要集中在pgsB基因中，但它们之间的同源相似性仍然高达99％。
以Escherichia coli-Corynebacterium glutamicum穿梭质粒pXMJ19为载体，将其与基因片段HindⅢ和BamHI双酶切、连接，成功构建重组质粒pXMJ19-PGS。利用CaCl2法、原生质体电转化（或PEG转化）将重组质粒分别转化到E.coli JM109和C.glutamicum ATCC13032中，在氯霉素抗性平板上筛选得到阳性克隆，对其进行菌落PCR以及提取质粒进行酶切鉴定。
利用IPTG成功使重组E.coli和C.glutamicum表达pgsBCA基因，合成γ-PGA。其中重组E.coli需要在培养基中补加L-谷氨酸，合成的γ-PGA产率为0.51g/L，Mw（重均分子量）为42，433；而重组C.glutamicum则利用自身合成谷氨酸的能力，无需在培养基中补加L.谷氨酸，合成的γ-PGA产率为0.69g/L。通过HPLC分析，两种重组菌合成的γ-PGA单体比例均为D-谷氨酸3％，L-谷氨酸97％。