1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

番茄红素是一类c₄₀的异戊二烯化合物，最早从番茄中获得，因此称作番茄红素^[1]。1837年hartsen首次提取出这种红色晶体；1910年willstaller和escher首次确定其分子式为c₄₀h₅₆；1913年schunk正式将这种深红色针状晶体命名为番茄红素,由于其具有极强的氧化性、抗癌和抗炎作用而备受人所关注。以此带来的预防心脑血管疾病、延缓衰老、提高免疫力的功效而被广泛用于食品、药剂、保健品和化妆品等行业^[2]。

1. 获取番茄红素的方法

目前已知的获取番茄红素的方法有三种。分别为天然提取法、化学合成法和微生物发酵法^[3]。天然提取法普遍采取的方法为有机溶剂提取法，其虽不工艺复杂，但成本高，提取率低，提取时间长且受季节影响较大而少有采用；化学合成法以乙酸松油脂等为原料的制作工艺较为繁琐，虽成本较低，但其合成中产生的中间代谢产物导致的毒副作用制约了规模化生产。而微生物发酵法因其工艺简单，可操作性强等优点，易于大规模生产，产率较高引起众多瞩目。现如今主要的微生物发酵是采用三孢布拉氏霉菌来生产，然而其低生长率和低番茄红素效价阻碍了工业应用^[4]。随着番茄红素合成途径的阐明和相关酶基因的克隆，利用基因重组、基因敲除等技术手段对微生物进行改造，调节和修饰番茄红素合成过程中的关键酶，并调控番茄红素的代谢过程，以此构建高产番茄红素基因工程菌来提高番茄红素的产量。微生物发酵法安全无毒，并能解决番茄红素产量低、存在副产物、提取成本高等一系列问题，具有巨大的实用价值和开发前景^[5]，因此微生物发酵法是未来最主要的研究方向。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：

1. 本课题要研究或解决的问题:

随着基因工程技术的发展，代谢工程和生物工程学的引入，人们将越来越多的注意力集中在微生物发酵法生产番茄红素上，但传统的微生物方法使得人们将注意力主要集中在替换调控关键酶元件、增强酶活力、产物合成途径以及削弱支路代谢等方面，这些方式一味的增强目的产物的产量忽视了其是一个多酶参与合成的复杂代谢过程，中间所产生的大量的中间产物会增加细胞负荷甚至毒害作用。因此本课题基于多酶合成番茄红素体系为了在体外构建番茄红素多酶催化体系，需要将关键酶和锌指蛋白结合域进行共表达，因此，在高效合成番茄红素的重组表达质粒上引入锌指蛋白基因序列，利用与目的蛋白相连的锌指蛋白结合域与dna特异性结合，，得到含锌指蛋白结合域的番茄红素合成关键酶，实现关键酶的表达和纯化，将纯酶和dna支架共同构建体外多酶催化体系，提高合成催化效率。