嗜热酶具有高催化活性、良好热稳定性及有机溶剂抗逆性，在工业生产中有着极大应用前景。但是，嗜热酶高效表达策略的不完善导致其表达量低，极端酸碱环境也造成酶分子催化效率降低，甚至完全丧失活力，极大地制约了嗜热酶的广泛应用。选择合适的异源表达宿主，探索最优化的表达策略，实现嗜热酶的大规模异源高效表达，有助于降低酶制剂生产成本，推动嗜热酶产业化进程；同时，发展改造酶最适pH的有效策略，扩展酶在极端酸碱条件下的催化能力，探索影响酶最适pH值的机制，有望突破酶自然进化的局限，具有重要意义。本论文对嗜热酯酶以及嗜热木聚糖酶进行了异源高效表达，并进行了基于酶家族序列统计分析的酶pH适应性研究。　　为探索嗜热酶的异源高效表达策略，首先我们对目前报道活性最高的Alicyclobacillus acidocaldarius高温酯酶EST2进行了研究，在大肠杆菌以及毕赤酵母中分别建立了其高效表达系统并进行了高密度发酵。将 EST2基因构建到pET28a(+)和pPIC9K质粒中，分别转化BL21(DE3)-codon plus(RIL)和GS115菌株；酶学性质表征表明，不同宿主表达的重组EST2性质基本一致；但高密度发酵表明大肠杆菌中的表达量（13700 U/mL）远远高于毕赤酵母（960 U/mL）；对大肠杆菌系统的诱导温度以及诱导起始细胞密度进行了优化，发现诱导温度（25-37℃）对表达量影响不大；但开始诱导时间有很大影响，对数生长后期表达量明显高于对数生长前期，最佳诱导条件为：OD600=120时开始诱导表达，IPTG为诱导剂，诱导12 h；最终OD600达到172，菌体干重为60.8 g/L，酶活力达到14800 U/mL，酶表达量为3.2 g/L，基本达到产业化水平。其次，我们对来源于Caldicellulosiruptor bescii DSM6725的嗜热木聚糖酶CbX-CD进行了异源高效表达研究，同样构建了其大肠杆菌以及毕赤酵母表达系统。大肠杆菌表达的CbX-CD具有更高的比活力，重组酶的最适 pH值向碱性偏移0.5个单位，且摇瓶发酵表达量是毕赤酵母的13倍；进一步对大肠杆菌高密度发酵条件进行优化，当OD600为90时加入 IPTG，诱导12 h后，细胞干重达到70 g/L，活力为45000 U/mL，单位时间产率为2140 U/mL/h,处于文献报道领先水平。　　酶催化的pH条件是酶发挥催化活性的重要影响因素，酶的最适 pH值受到蛋白质微环境以及氨基酸相互作用的多重影响，传统基于结构的理性设计无法准确选取影响酶最适pH值的潜在位点，探索高效的酶最适pH值改造策略具有重要意义。GH11家族木聚糖酶最适pH值范围分布较宽，是进行酶pH适应性研究的良好模式系统，我们构建了该家族的序列及最适pH值数据库，利用统计学方法进行分析，探索高效定位影响酶最适pH值潜在位点的新方法。通过结构域预测、一致性分析以及功能分析，我们从一千多条序列中选取115条，构建了目前最完善的GH11家族木聚糖酶序列及最适pH值数据库；利用人工神经网络以及Lasso线性回归进行分析，获得了8个影响酶最适pH值的潜在位点；将这些位点引入木聚糖酶CbX-CD后发现，8个关键位点均对酶最适pH值有一定程度的影响，其中，F54W，S55D，A165E，D175Y以及Q176E突变体的最适pH值相比野生型向酸性发生0.5-0.75个单位的明显偏移，且均保持野生型80％以上的活力；结构模型分析表明：在远离催化残基的位置（>10?），引入的可电离残基（如突变体D175Y，S55D，A165E以及Q176E）与催化残基Glu92及其周边的高pKa值氨基酸（Arg49、Tyr83、Tyr94和Arg127）发生静电相互作用，最终使Glu92的pKa值下降，酶最适pH值向酸性偏移。本研究所建立的基于酶家族序列的统计分析方法，为研究酶的pH适应性提供了新手段。