木聚糖酶是一种重要的工业用酶,为了开发适用于不同应用的木聚糖酶,研究者在寻找新来源的同时也对已有的木聚糖酶进行改造。本研究将来源于Clostridium clariflavum的多结构域木聚糖酶基因Clocl-2441通过不同结构域重新组合的方式得到了最优重组木聚糖酶rXyn2441GH10并测定了其酶学性质,进一步利用截短表达方法对rXyn2441GH10进行了分子改造,最后利用定点突变的方法确定了酶的催化活性中心以及关键氨基酸,具体结果如下:（1）不同结构域的组合表达。根据NCBI分析的Clocl-2441的结构信息,将其不同的结构域进行重新组合构建了6株重组菌,其表达的重组酶rXyn2441GH11、rXyn2441GH11C、rXyn2441GH11CD、rXyn2441GH10、rXyn2441GH10D、rXyn2441GH10DC酶活分别是全长酶的1.87、2.07、1.25、6.04、2.13、1.89倍。进一步对rXyn2441GH10分离纯化达到电泳纯级别,并测定了其酶学性质。结果表明,重组木聚糖酶rXyn2441GH10最适温度和最适pH分别为70℃和7.0,属于中性嗜热木聚糖酶。rXyn2441GH10在65℃以下和pH 4.0⁹.0的范围内比较稳定,在实验测定的所有金属离子中5 mM的Mg²⁺可以将酶活提高79.2%。以榉木木聚糖为底物,重组酶的动力学参数:V_max为1691.5 U·mg^-1、K_m值为2.5 mg·m L^-1、k_cat为1236.4 s^-1、k_cat/K_m为494.6 mL·mg^-1·s^-1。rXyn2441GH10酶解产物主要是木二糖和木三糖。（2）重组酶rXyn2441GH10的分子改造。通过对GH10家族木聚糖酶多序列比对分析,发现rXyn2441GH10的N末端灵活多变以及存在无序残基,进而设计实验将N末端截短突变表达,构建了5个突变体rXyn2441GH10N-10、rXyn2441GH10N-20、rXyn2441GH10N-31、rXyn2441GH10N-37、rXyn2441GH10N-41,其酶活分别为rXyn2441GH10的1.04、1.79、1.74、0.29、0.16倍。将rXyn2441GH10N-10、rXyn2441GH10N-20、rXyn2441GH10N-31进行分离纯化和酶学性质的研究。结果表明:与rXyn2441GH10相比rXyn2441GH10N-10、rXyn2441GH10N-20的最适温度没有变化但热稳定性增强,rXyn2441GH10N-31最适温度下降了5℃,同时热稳定性降低。rXyn2441GH10N-10、rXyn2441GH10N-20与rXyn2441GH10相比,最大反应速率分别提高10.8%和15.6%,而rXyn2441GH10N-31降低了6.2%。（3）rXyn2441GH10的关键催化残基分析。通过同源序列比对和同源建模模拟的结构分析,选取保守的氨基酸,采用定点突方法变将所选取的氨基酸替换为Ala。最终确定了7个与催化作用有关的氨基酸残基:His111、Glu160、Gln238、His240、Glu271、Trp312和Trp320。其中Glu271作为亲核试剂,Glu160作为质子供体的酸催化剂。His111、Gln238、His240、Trp312和Trp320在两个活性残基周围形成氢键网络,负责与底物结合及稳定活性残基构象。