随着β-内酰胺抗生素的广泛应用,使得携带金属β-内酰胺酶（MβLs）基因的超级细菌几乎对临床上所有抗生素均产生了耐药性。由于MβLs能够在快速变化的选择性环境下进化并具有迅速适应底物偏好的能力,它们已成为公众健康的主要威胁。为了探索这类酶在应对抗生素选择压力时耐药性和抗药性的演变过程以及在该进化过程中发生的表型和基因型变化,本文以粘质沙雷氏菌B3亚类金属酶SMB-1为研究对象,通过微生物进化培养实验模拟细菌在应对抗生素浓度增加时的进化动态,探究了SMB-1酶获得抗药性突变的途径及其如何通过分子结构的变化来抵御抗生素的选择压力。全文主要内容如下:1.以含p ET-28b/SMB-1的大肠杆菌BL21（DE3）为实验对象,测得该重组菌的最低抑菌浓度（MIC）为8.0μg/m L,并考察了它们在含有不连续浓度梯度的美洛培南（MEM）进化装置中的生长、迁移和进化状况。培养结束后随机采集菌样进行测序,结果发现了7种碱基突变,都位于基因下游650 bp后,突变分为错义突变和同义突变。2.将工程菌SMB-1以及在微生物进化平板上获得的突变酶A242G、M5进行诱导表达和分离纯化,测定了它们对MEM的MIC和催化活性,同时采用圆二色光谱检测野生型和突变酶的二级结构。结果表明突变导致A242G、M5对MEM的MIC增加至少120倍;A242G和M5的催化效率分别是野生型的1.7倍和2.5倍;突变酶的构象也发生了变化,有序结构α-螺旋含量减少而无序结构无规则卷曲含量增加。3.通过同源建模、分子对接以及分子动力学模拟从分子水平上揭示了野生型和突变型酶与MEM之间分子识别和相互作用的差异。结果表明,突变并不会影响SMB-1的整体结构,但突变酶靠近活性位点的分子结构由有序变为无序,同时突变还增强了loop1的柔韧性,这些变化使得结合空腔体积增大更有利于活性位点的暴露且空间位阻减小,利于抗生素更好的结合和水解产物的快速排出。同时在野生型和突变型酶与MEM的结合过程中氢键减少,金属受体的相互作用和非键相互作用均增加。总之,含SMB-1的重组菌通过建立适应性进化逐渐积累耐药性或抗药性突变作为可持续发展的强大生存策略以应对抗生素的选择压力,并在耐药-抗药的过程中进化出结构更精致、更高效的突变酶。