海藻糖是一种非还原性双糖,它是由两个葡萄糖分子通过α,α-1,1-糖苷键连接而成。在一些生物体中广泛存在,对生物体具有非特异性保护作用。本论文以海藻糖合酶生产菌施氏假单胞菌（Pseudomonas stutzeri Qlu3）为研究基础,通过基因克隆的方法,使其海藻糖合酶基因在大肠杆菌中进行异源表达,并通过实验对其酶活性性质,蛋白质结构以及海藻糖合酶分子改造进行了研究。主要研究结果包括以下几个方面:（1）海藻糖合酶酶学性质的测定:该菌株的海藻糖合酶最适反应温度为35℃;最适反应pH值为8.0;1mM的金属离子对其活性的影响很小,而10mM的Zn²⁺,Cu²⁺,Fe²⁺,Ca²⁺,Co²⁺,Mn²⁺,Ni²⁺和SDS抑制海藻糖合酶的活性。以150mM麦芽糖为底物,反应2小时就能将72%的麦芽糖转化为海藻糖,而且副产物葡萄糖为3.6%。（2）海藻糖合酶晶体结构的研究:通过对海藻糖合酶的晶体普筛和优化,我们拿到了海藻糖合酶的晶体,并收集了一套native的衍射数据,由于该海藻糖合酶的序列与已有结构报道的相似性不足30%,所以在结构解析中需要相位的确定。随后,我们进行了硒代蛋白的提取和晶体的普筛,通过晶体的普筛,获得了硒代蛋白的晶体,但是衍射的分辨率不足以解析结构,晶体还需要进一步的优化。（3）海藻糖合酶同源建模及结构改造:通过同源建模及分子对接模拟等生物信息学的方法,得到了海藻糖合酶与底物复合物的结构模型,Autodock软件对酶与底物结合系统的灵活对接,进行研究了海藻糖合酶与底物相互作用方式,并通过生化实验进行了验证。此外,根据结构模型,预测了海藻糖合酶活性中心通道,该通道的打开或者关闭,以及该通道的大小对于海藻糖合酶反应速率起到了关键的作用。生化实验结果表明,通过截去该通道上的两个loop环导致海藻糖合酶的异构酶活的全部丧失;而对该通道上氨基酸突变后,也会显著改变海藻糖合酶的酶活,其中Q219R、T308E和L341Q的突变体导致海藻糖合酶异构酶活性降低,水解酶活性升高。而A309E突变体则导致异构酶活性升高,水解酶活性降低。