酶催化的高效专一优点在合成化学中越来越受到关注,通过发展基因随机突变、重组和定向筛选技术成为改造生物催化剂的一种有效策略,使酶进化过程朝着人们需要的更加高效专一方向发展。近年来定向进化由完全随机突变向有的放矢的定点突变发展,酶分子中氨基酸被其他氨基酸随机替换使人们对各种酶和其他蛋白质微观结构的了解增多,对酶分子结构和催化机理也有更深认识。这些研究方法与成果吸引着化学界和生物界科研工作者的兴趣。论文主要以分子探针技术研究确定了脂肪酶A的热点残基Leu12,依此进行饱和突变和各突变体活性及立体选择性研究,通过组合分子对接技术和结合能量评估模拟计算方法实现对对底物立体选择性预测,并提出反向QSAR技术对酶的活性中心区域的化学环境进行参数化表征与关联建模方法。论文通过分子对接和杂化的ONIOM方法并以分子探针技术确定枯草杆菌脂肪酶A热点残基Leu12;以对接模型进行QM/MM分析,并对酶/底物结合自由能加以定量预测研究了野生型枯草杆菌脂肪酶A及其Leul2的5个突变体与底物分子pNPP的作用模式,结果显示：分子对接方法可以预测pNPP在脂肪酶A突变体活性口袋中的定位方式；实验克隆了脂肪酶A的基因,并对Leul2进行定点突变后对5个突变体原核表达；研究测量了酶和突变体与底物亲和能的米氏常数Km；发现理论计算的结合能和实验测量的亲和力相关系数好,验证理论所得复合物模型。论文通过分子动力学模拟的方法系统地研究了枯草杆菌脂肪酶A的Leul2饱和突变体水解活力与氨基酸结构关系,获得规律性认识；实验分三类氨基酸研究了枯草杆菌脂肪酶A的Leul2饱和突变,并系统地测定了各突变体和野生型酶的相对水解活力；结果发现,用非极性氨基酸替代12号位异亮氨酸后,其中甲硫氨酸活力达130%,而脯氨酸(I12P)和亮氨酸(I12L)突变体活性明显降低,其它突变体活性与野生型的基本相当；而用极性氨基酸替代,实验结果表明,12号位点的残基极性对酶活性影响较弱,但苏氨酸I12T突变体的活性显著下降仅为野生型的3%；而带电残基替换12号位点后,带负电的氨基酸活性明显降低,而正电的氨基酸的活性几乎没影响；为此通过分子动力学模拟的方法分析表明,突变体中氨基酸氢键显著影响其活性,在I12T突变体苏氨酸与Thr12与催化残基Ser77形成氢键(能量达5.5 kcal/mol),带负电荷氨基酸取代12位异亮氨酸与Ser77亦形成了氢键作用,从而降低了活性；突变体结构翻转导致活性变化,I12L突变体中,Leul2所在那段无规卷曲向活性中心翻转,直接阻碍了底物与活性中心的靠近和接触,在I12P突变中,由于Pro的刚性,导致Pro12所在的无规卷曲向外翻转,使酶的活性中心过于暴露而导致活性的降低。论文通过组合分子对接技术和结合能量评估的方法,实现对枯草杆菌脂肪酶A对底物酮洛酚乙烯酯的立体选择性预测,并通过酶对不同构型底物的结合能差异来评估酶的立体选择性。实验结果表明,理论方法不仅成功预测酶的立体选择性,而且较为准确地评估酶的立体选择性大小。由此可见理论预测在本系统中具有相当高的可靠性。论文通过反向QSAR技术对酶的活性中心区域的化学环境进行参数化表征,对脂肪酶A的饱和突变体进行2ns分子动力学模拟优化,将酶的活性中心分成11×11×11格点,并采用比较位点场分析(CoSFA)方法来表征脂肪酶A活性口袋三类非键势场的分布特征,实现了酶立体选择性与活性中心结构表征值关联起来的统计建模。结果表明：模型具有较强的拟合能力、稳定性和泛化性能(r2=0.956及q2=0.929),能够有效找到与酶催化立体选择性的直接关联因素。