乙酰丙酸催化转化

三、PHB的生物合成

微生物能利用糖、有机酸、乙醇和二氧化碳等多种含碳化合物合成PHB，其中有些细菌在碳源丰富而缺乏某种营养成分如N、P、K、Mg、O或S时累积PHB，有些细菌则不需要限定某种营养成分就可以累积PHB。不同碳源首先在细胞内通过不同途径转化成乙酰CoA，然后在一定条件下再转变成PHB。

大多数微生物，如A.eutrohus、Azotobater、Bejerinii、Zoogloea ramigera等通过三步途径合成PHB。

第一步:由两分子乙酰CoA生成一分子乙酰乙酰CoA，该反应由β-酮硫裂解酶(EC 2.3.1.16)催化;

第二步:乙酰乙酰CoA还原成D-(－)-3-羟基丁酰CoA，该反应由依赖NADPH的乙酰乙酰CoA还原酶(EC 1.1.1.36)催化;

第三步:单体D-(－)-3-羟基丁酰CoA聚合生成PHB，该反应由PHB聚合酶催化。

在非胁迫条件下，细菌进行正常代谢，乙酰CoA优先进入TCA循环，用于合成生物质和产能，导致胞内的游离辅酶A含量增加。由于β-酮硫裂解酶的合成受游离辅酶A的强烈抑制，因而处于旺盛生长期的细菌在胞内无PHB的积累。当能源物质充足而缺乏某种营养成分时，细菌停止生长，TCA循环的中间产物过剩，游离辅酶A的含量下降，β-酮硫裂解酶增高，进而合成PHB。

在A.eutrohus细胞中，合成PHB的三个酶基因位于同一操纵子中，由同一启动子调控表达。已经证实这三个酶基因的排列顺序为phbC－phbA－phbB，并成功地将这三个酶基因克隆到E.coli及其他菌株中，获得了可利用不同碳源生产PHB的工程菌株。

A.rophus还可以通过五步途径合成PHB。首先，β-酮硫裂解酶催化乙酰CoA生成乙酰乙酰CoA，后者接着被依赖NADPH的乙酰乙酰CoA还原酶催化生成L-(+)-3-羟基丁酰CoA，随后两种主体专一的烯酰基CoA水合酶将L－(+)-3-羟基丁酰CoA转变成D－(－)-3-羟基丁酰CoA，最后聚合生成PHB。