许多年前由于酶的催化性质存在诸多的局限性，人们不确信酶能够应用于工业，然而随着酶工程研究的不断发展，时至今日工业酶催化已变得炙手可热。对于许多研究者来说，生物催化是一个有力的工具（特别是医药领域），可以合成很多化学方法难以得到的手性化合物。手性醇作为一种具有光学活性的合成子，常常应用于各类医药制造业、食品工业以及化学品及中间体合成中。由于绿色环保、高转化率和高立体选择性等优势，利用羰基还原酶催化羰基化合物的不对称还原，已经逐渐成为获取具有光学活性的手性醇的常用手段。　　常用的通过酶工程提高羰基还原酶的催化效率的方法，往往涉及到大量突变文库的筛选，所产生的氨基酸的突变也可能引起立体专一性的改变。本工作中设计了一种新的策略，在尽量不改变底物结合口袋的前提下，通过增加相关氨基酸残基的疏水性，提高酶和底物的结合能力，及增加酶和产物的排斥能力，实现羰基还原酶活性的大幅度提升。由于底物结合口袋没有大的改变，因此预计酶的立体专一性也不会有所下降。为了验证这个思路，以来源于革兰氏阳性菌短乳杆菌Lactobacillus brevis ATCC367的羰基还原酶LbADH为例，首先通过分子模拟对接，确定了底物结合口袋中的三个关键的极性氨基酸残基:95位的天冬酰胺(Asn)、144位的谷氨酸(Glu)和189位的酪氨酸(Tyr)。根据尽量不改变氨基酸大小，提高其疏水性的原则，分别对这三种亲水型氨基酸单点突变成V(N)、L(E)和F(Y)，以及他们之间的两点组合突变以及三点组合突变。通过这些突变蛋白对14种药物相关的羰基底物的活性测试和动力学测试，发现组合突变E144L/Y189F和N95 V/E144L/Y189F显著增强了酶的催化活性，其中，大部分底物的催化活性(kcat/Km)提高了2倍以上，部分底物达195倍之多。分析LBADH-N95V/E144L/Y189F对各种底物的Km值，发现其有显著的下降，证实了酶活性的提高是由于酶与底物结合能力得到了增强。在此基础上考察了LBADH-N95V/E144L/Y189F用于工业生产手性醇的可行性。在底物浓度设定为400mM，反应温度为30℃的条件下，LBADH-N95V/E144L/Y189F催化底物转化效率呈现了大幅度的提升，绝大多数提高2倍以上，其中对108号底物提高了8倍。这部分工作成功的证明了方法的有效性。此外，由于上述3个位置的氨基酸在FABG酶家族具有较好的保守性，因此本方法不仅可以应用到羰基还原酶，还适用于家族中其它酶，如卤醇脱卤酶等的改造中，对酶的改造和手性化学品的工业化生产产生积极的促进作用。　　目前尚未有研究报道采用这两种突变形式来提高LbADH的催化活性。LbADH的单体并没有催化活性，而是以四聚体的形式发挥生物催化作用。酶单体一直处于动态平衡状态，当温度升高时，运动加剧使得酶单体的运动幅度达到并超过临界值，从而无法恢复正确的四聚体状态而解聚。增强疏水性可以增强酶单体之间的结合能力，使得四聚体酶更易形成;盐桥键的形成则可以限制酶单体的运动幅度，增强疏水性和形成盐桥键均有助于在升温过程中维持四聚体的稳定，使之不易受热解聚，失去生物催化活性。　　Ser63、Lys210、Phe146、Ala201四个位点进行了定点突变，其中盐桥键形成突变为K211R、S64V，疏水性突变为A202L、F147L。其中疏水性的增大明显提高了生物催化活性，并在一定程度上增大了稳定性。在基本没有改变蛋白结构和大小的情况下提高了酶的生物催化活性和热稳定性。