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-CGT酶能将淀粉或是淀粉的衍生物由环化反应转化成-环糊精。而由于-环糊精特殊的中空结构，高水溶性等原因，在医药、食品及化妆品及纳米材料领域都有很广泛的应用。-CGT酶的产量是生产-环糊精的关键。除此之外，-CGT酶的转糖基反应作用于维生素、葡萄糖苷等受体上，能提高这些受体分子的性质以及应用范围，例如维生素C经转糖基反应生成维生素C衍生物——2-氧--D-吡喃葡萄糖基抗坏血酸(AA-2G)。因此也吸引了大批的国内外研究者的兴趣。大部分的异源表达宿主集中在大肠杆菌中，并采取了一系列的策略提高-CGT酶杆菌中的表达及分泌，本文从提高工业利用的目标出发，从系统密码子优化策略和安全应用角度，展开基于密码子优化的-CGT酶基因的异源表达，其主要研究内容如下：(1)利用系统密码子优化的方法，对来源于Paenibacillus macerans JFB05-01的wt-CGT酶基因的密码子根据E. coli密码子的使用频率进行优化，获取优化后的基因co-CGT-酶(GenBank accession no. JX412224)。系统密码子优化的方法是基于“一个氨基酸-一个核酸”的方法，利用宿主细胞中的最优密码子及次优密码子。将wt-CGT酶基因和E-co-CGT酶基因连接到大肠杆菌的经典载体pET-20b(+)，连接到pelB信号肽的下游，并在E. coli BL21(DE3)中表达。在相同的摇瓶培养条件下培养，合成基因菌株的蛋白含量比原始基因菌株(1710mg/L)的蛋白含量提高了2520mg/L，并且优化基因菌株的胞外酶活达到55.3U/mL。进一步深入分析蛋白表达量提高的原因，发现从信号肽的转录起始点开始的-3到+50bp的自由能Gs都为-19.10kcal/mol。密码子的优化没有改变mRNA起始端的稳定性。(2)对构建成功的E. coli的两株菌株进行分批发酵，在相同的分批发酵的情况下，E-co-CGT酶活力是wt-CGT酶酶活力的3.26倍。结果进一步显示，系统密码子优化是提高-CGT酶酶活以应用于工业生产的合理策略。(3)为拓宽-CGT酶及其产物的应用范围，从安全的角度出发，选择Bacillusmegaterium MS941作为生产-CGT酶的宿主细胞。利用B. megaterium的经典的表达质粒系统pSTOP1622，利用木糖启动子以及LipA信号肽，发现-CGT酶在巨大芽孢杆菌的表达量基本上不表达。系统的密码子优化使得-CGT酶基因在巨大芽孢杆菌中的表达成为可能。从RT-PCR的数据可以看出，经系统密码子优化的-CGT酶基因成功表达取决于翻译延伸效率的提高，这是第一次-CGT酶基因在巨大芽孢杆菌中表达。(4)为进一步提高B-co-CGT酶基因在巨大芽孢杆菌中表达，在摇瓶水平上经过培养基成分及诱导条件的优化，最终在摇瓶水平上，酶活能达到10.4U/mL。优化的培养基成分为(g/L)：甘油12，酵母粉24，蛋白胨12，KH2PO417mM，K2HPO472mM；优化的诱导条件为：当菌体生长到OD578=0.5时，添加浓度为5g/L的木糖诱导，将培养温度降低至32℃。经过分批发酵及简单的分批补料发酵，进一步使酶活提高到48.9U/mL。这是至今为止在芽孢杆菌系统中，-CGT酶酶活达到的最高产量。