植物的生长和发育离不开氮素的同化,而植物对氮素的吸收利用是通过将无机氮同化为谷氨酸和谷氨酰胺等有机氮进行的。因此,谷氨酰胺合成酶(GS)是参与氨同化的关键酶。此外,GS也是分子生物学研究中基因专一性的表达及其表达调控的最佳模式,因其表达不但具有组织器官专一性,并且还受到环境(光、氮、二氧化碳等)以及发育因子的影响。正是因为如此,高等植物谷氨酰胺合成酶成为近年来人们感兴趣的研究热点之一。谷氨酰胺合成酶的应用前景非常广泛,其中,其独特的营养和药用价值早已引起世界各国的广泛关注。据有关数据显示,2000年国内谷氨酰胺的消费量为350t,而国内谷氨酰胺的产量为180t,这样的产量远远不能满足国内市场的需求。近年来,我国国民经济快速发展,人民生活水平大幅度提高,公众的健康意识不断增强,因此,市场上对谷氨酰胺的需求量也迅速增长,我国是一个13亿人口的大国,脑神经功能疾病和消化道溃疡至今都属多发病,因此药用氨基酸的需求量非常之大,谷氨酰胺在医药市场存在巨大的潜力。但是,长期以来,由于酶的活力不高,酶的产量、比活力低等因素严重抑制了该酶的实际应用,虽然谷氨酰胺合成酶在植物中广泛存在,由于其产酶效率不高,难以获得大量产品。本研究根据NCBI数据库上公布的葡萄谷氨酰胺合成酶基因(VvGS1)序列,按照大肠杆菌偏爱密码子进行改造,通过PTDS基因合成法合成该基因,为进一步研究葡萄谷氨酰胺合成酶的酶学特性及其相关功能,构建了原核表达载体,重组质粒转化入大肠杆菌进行分泌表达,通过酶活性鉴定、SDS-PAGE鉴定等方法,获得了葡萄谷氨酰胺合成酶表达的阳性菌株,将获得的菌株扩大表达及诱导,获得重组谷氨酰胺合成酶。本试验通过合成酶测活方法和转移酶测活方法两种方法研究了该重组酶的基本酶学特性,酶动力学常数,对抑制剂草丁膦的抑制常数及不同氨基酸对该酶的作用,另外,将来源于葡萄的谷氨酰胺合成酶与来源于米曲霉的谷氨酰胺合成酶在酶学性质方面做了对比分析。结果表明,葡萄谷氨酰合成酶在转移酶测活下的最适pH为6.5,最适温度为42℃,重组酶在酸性环境中和45℃以下较稳定；葡萄谷氨酰胺合成酶在合成酶测活下的最适pH为6.7,最适温度为47℃,重组酶在偏碱的环境中和50℃以下较稳定。对底物谷氨酸钠、氨、ATP的米氏常数Km分别为3.5、2.02、2、34mM,对抑制剂草丁膦(PPT)的抑制常数为8、61μM赖氨酸和甘氨酸对葡萄谷氨酰胺合成酶具有一定的抑制作用,葡萄谷氨酰胺合成酶对温度的耐受程度显著高于米曲霉。本研究结果可以为该谷氨酰胺合成酶的工业应用提供背景知识,为提高药用谷氨酰胺的生产效率提供相关依据。