摘要：聚磷酸激酶(polyphosphate kinase,PPK)是一类磷酸基团转移酶,能催化磷酸基团在ATP与多聚磷酸之间的转移反应,可用于生物催化过程中的ATP再生,基于PPK的ATP再生系统已成为生物催化领域的研究热点之一。该研究旨在利用序列驱动的宏基因组技术,从土壤宏基因组中挖掘新型的PPK基因。根据文献报道的PPK氨基酸序列保守区域,设计简并引物,以土壤宏基因组DNA为模板进行PCR扩增,筛选到一条来源于Serratia marcescens的PPK编码基因,该基因包含一个2064 bp的开放阅读框,编码一个由687个氨基酸组成的蛋白(SmPPK)。多重序列比对发现SmPPK与Escherichia coli来源的PPK具有较高的序列一致性(87.9%)。系统发育树分析表明,SmPPK与Serratia nevei、Gibbsiella quercinecans等来源的PPK在同一分支上,同属于PPK1家族。同源建模结果显示,SmPPK由4个结构域组成典型的L型空间结构,其活性中心主要由His433、Asp468、His590和Glu621组成。将SmPPK基因与pET 28a连接后转化至*** BL21(DE3)中,经IPTG诱导,SDS-PAGE电泳显示在80 kDa处存在明显的蛋白表达条带,与理论分子质量一致。酶活性检测显示,SmPPK可以在多聚磷酸钠的存在下,实现ATP的合成,其最高产率为46.5%。利用SmPPK构建ATP再生系统与灵菌红素缩合酶PigC耦合,成功实现灵菌红素类似物的合成。该研究的开展为ATP依赖的生物催化过程提供了构建ATP再生系统的新酶源。