آمینو‎‎ اسید سیستئین، یک آمینواسید مهم حاوی گوگرد می‎باشد که به طور گسترده در صنایع مختلفی از جمله مواد غذایی، کشاورزی، افزودنی‎های خوراکی، دارویی، آرایشی و بهداشتی استفاده می‎شود. سیستئین در بسیاری از متابولیت های حیاتی سلول از جمله ساخت ترکیبات حاوی سولفور مانند متیونین، تیامین و کوآنزیم-A به کار رفته ‎است. در افزودنی های خوراک انسان و دام، سیستئین نقش مهمی در افزایش تعدیل ایمنی حیوان، رشد حیوانات و افزایش تولید پوست و مو دارد. سیستئین به طور دقیق به عنوان یک آمینواسید ضروری در رژیم غذایی حیوانات در نظر گرفته نمی‌شود؛ زیرا می تواند از متیونین سنتز شود، اما در وعده های غذایی که متیونین محدود است، سیستئین بسته به شرایط ضروری می شود و لذا ممکن است مصرف این آمینواسید نیز مانند دیگر آمینواسیدهای ضروری شود. به دلیل اهمیت سیستئین و کاربرد بالای آن در فرآورده های دارویی، آرایشی و غذایی تولید آن با استفاده از مهندسی متابولیک در میکرو‎‌ب ها اهمیت زیادی پیدا کرده است. در باکتری‌ها سیستئئین از آمینواسید سرین تولید می شود و در این مسیر ابتدا سرین به او-استیل‌سرین تبدیل می شود و سپس این ماده حد واسط به سیستئین تبدیل می شود. این دو واکنش به ترتیب توسط دو آنزیم سرین استیل ترانسفرار (SAT) و سیستئین سنتاز کاتالیز می شود. در این مسیر آنزیم SAT آنزیم کلیدی است چون این آنزیم تنظیم کننده مسیر می باشد و با افزایش سیستئین معمولا فعالیت آن مهار می شود. مهار فعالیت آنزیمی SAT در اثر بالا رفتن سیستئین در باکتری‌ها بیشتر گزارش شده و در گیاهان کمتر دیده شده است. در این تحقیق به منظور افزایش سیستئین در باکتری E. coli ژن کد کننده آنزیم SAT از باکتری E. coli به شکل موتاسیون یافته (جایگزینی آمینواسید متیونین به آمینواسید آرژنین EcSATm) و ژن کد کننده این آنزیم از گیاه آفتابگردان (HaSAT) سنتز و در وکتور pCDFDuet-1 همسانه سازی شد. وکتور حاصل به باکتری های مستعد ساخته شده از باکتری E. coli سویه Rosetta (DE3) انتقال داده شد. پس از القا با IPTG بیان شکل نوترکیب این دو پروتئین مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور پروتئین کل با استفاده از SDS و پروتئین فاز محلول با استفاده از لیز آنزیمی استخراج شد و بر روی SDS-PAGE ران شدند. باند پروتئین با وزن مولکولی منطبق بر EcSATm و HaSAT بر روی ژل مشاهده شد که نشان دهنده بیان موفق شکل نوترکیب این پروتئین‌ها بود. در حالیکه بخش غالب پروتئین EcSATm در فاز محلول باکتری قرار گرفت، بخش قابل توجهی از پروتئئین HaSAT به صورت اجسام متراکم در فاز نامحلول قرار گرفت. مقدار سیستئین در سویه های حاصل که به ترتیب R-EcSATm و R-HaSAT نام گرفت مورد بررسی قرار گرفت. سیستئین یک محصول بیرون سلولی است با این حال مقدار سیستئین در داخل سلول و خارج سلول اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که بیش بیان این آنزیم ها در باکتری باعث افزایش معنی داری در مقدار سیستئین شده است. با این حال مقدار سیستئین در محیط کشت خارج سلولی R-EcSATm به طور معنی داری بیشتر از R-HaSAT بود؛ این مقداردر این سویه به 1572±7.1 میکروگرم بر لیتر رسید. با توجه به اینکه سیستئین ممکن است در مسیر تولید گلوتاتیون قرار بگیرد مقدار گلوتاتیون هم که عمدتاً یک محصول داخل سلولی است مورد بررسی قرار گرفت. در حالیکه مقدار گلوتاتیون در سویه کنترل 960±23.8 میکروگرم بر لیتر بود، این مقدار به ترتیب در دوسویه R-EcSATm و R-HaSAT به 4201±32.4 و 1257±41.89رسید. با توجه به اینکه افزایش سیستئین و گلوتاتیون مقاومت به تنش ها را افزایش می دهد این موضوع با معرض قراردادن سویه های نوترکیب جدید در برابر تنش های اکسیداتیو و فلزی بررسی شد. نتایج نشان داد که سویه های نوترکیب حاصل و به طور ویژه R-EcSATm مقاومت معنی داری نسبت به کنترل نشان داد. نتایج حاصل چشم انداز خوبی برای مهندسی مسیر های متابولیکی برای افزایش آمینو اسید سیستئین ایجاد کرد. کلمات کلیدی: بیوسنتز سیستئین، سرین استیل ترانسفراز، مهندسی متابولیک، گلوتاتیون، تنش های اکسیداتیو و فلزی