微生物来源的谷氨酰胺转氨酶（EC2.3.2.13，microbial transglutaminase，mTG）催化肽链中谷氨酰胺残基的γ-羧酰胺基（酰基供体或氨基受体）与伯氨化合物（酰基受体或氨基供体）之间进行酰基转移反应，实现蛋白质的分子交联、分子修饰，是一种用途非常广泛的酶。为了解决无法定点修饰蛋白质药物 Lys残基的难题，本文突破mTG仅定点修饰蛋白质Gln残基的限制，以mTG作为生物催化剂，实现了蛋白质药物（细胞色素C、尿酸酶）Lys残基的定点修饰；为了将mTG从催化蛋白修饰反应的溶液体系中回收，并克服传统固定化方法的底物扩散限制问题，本文以温度敏感材料为载体制备出可逆溶解-析出的固定化mTG，提高了固定化酶催化大分子底物反应的反应效率。针对上述两个问题，本文具体开展的研究工作如下：　　首先，对 mTG的酶学性质展开研究，考察还原剂、金属离子、温度、pH值等因素对mTG活力的影响。结果表明：还原剂的存在有利于其活力表达。镁离子对mTG有激活作用，铁离子对酶的活力有显著抑制作用，钠离子在浓度较低（2 mM）时对酶的活力具有促进作用，但其浓度较高时，反而对酶有轻微抑制作用，钙离子对酶活力有轻微抑制作用。mTG的最适温度为50-55 ℃左右，在40 ℃以下有很好的热稳定性，在40℃以上热稳定性比较差。酶的最适pH值在6-7左右，在6-8范围内，酶的酸碱稳定性最好。mTG催化双底物反应符合乒乓反应机制。　　在mTG酶学研究的基础上，探索利用mTG的催化作用实现聚乙二醇（PEG）定点修饰蛋白质药物（细胞色素C、尿酸酶）Lys残基的可行性。结果表明：甲氧基聚乙二醇氨（mPEG-NH2）与 N-苄氧羰基-L-谷氨酰胺甘氨酸（CBZ-QG）共价结合后生成的CBZ-QG-mPEG，可以作为mTG的酰基供体。基于mTG对Lys残基的特异选择性，在mTG的催化作用下，CBZ-QG-mPEG与细胞色素C（Cyt C）、尿酸酶特定位点的Lys残基结合，实现了细胞色素C（Cyt C）、尿酸酶的PEG定点修饰。对mTG催化Cyt C修饰的反应条件进行优化，在优化条件下，酶法修饰Cyt C的转化率达到76.5％。修饰后的Cyt C仍具有良好的热稳定性和酸碱稳定性，而且活力与天然Cyt C相比略有提高。对mTG催化尿酸酶修饰的反应条件进行优化，优化后酶法修饰尿酸酶的转化率达到100%。修饰后尿酸酶的活力比修饰前尿酸酶活力高，且修饰后尿酸酶的溶解性能显著改善。修饰后尿酸酶的热稳定性、酸碱稳定性明显提高。这些性质的改善更有利于其临床应用。与化学修饰法相比，酶催化法修饰Cyt C、尿酸酶，修饰产物只有一种，而化学法修饰产生多种不同修饰度的不均一修饰产物。　　通过研究mTG催化蛋白质分子（酪蛋白、过氧化氢酶）的交联反应，实现了凝胶的合成和酶蛋白的酶法交联。结果表明：mTG能催化酪蛋白发生分子交联生成大分子聚合物。凝胶形成的决定性因素为酪蛋白浓度，而酶的用量对凝胶的形成速度有重要影响，酶用量越多，凝胶形成越快。SDS-PAGE分析表明，mTG也能催化过氧化氢酶（CAT）发生分子交联生成大分子聚合物。游离CAT的热稳定性和酸碱稳定性均比较差，而聚合后CAT的热稳定性和酸碱稳定性显著提高。　　分别以Affi-Gel?102微球和温度敏感的pNIPAM为载体实现mTG的固定化，并对两种固定化酶的动力学性质和应用方面的差异进行比较。结果表明：以Affi-Gel?102为载体的固定化酶对大分子底物的亲和性显著降低。固定化到载体Affi-Gel?102上之后，mTG仍然可以催化蛋白质分子的聚合反应、Cyt C和尿酸酶的修饰反应，而且能很容易地从溶液中分离出来，但与游离酶相比，催化效率降低。可逆溶解-析出的pNIPAM作为载体固定化mTG，具有对温度敏感的可逆溶解-析出特性，其低临界溶解温度（LCST）为39 ℃左右。mTG-pNIPAM对大分子底物的亲和性比游离酶略有降低，但远大于Affi-Gel?102固定化酶。mTG-pNIPAM催化蛋白质分子交联反应、Cyt C修饰反应的催化效率大于以Affi-Gel?102为载体的固定化酶的催化效率，而且通过加热和离心可以实现酶的回收。