谷胱甘肽还原酶（Gluathione reductase,GR）是一种抗氧化酶,属于黄素蛋白二硫氧化还原酶家族,广泛存在于真核生物和原核生物中。绝大多数来源的谷胱甘肽还原酶都是由两个亚基构成,是一个同源二聚体。GR作为谷胱甘肽代谢中关键一员,在氧化还原代谢中有着重要的地位,其主要功能是以还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）为还原辅因子,将氧化型谷胱甘肽（GSSG）转化为还原型谷胱甘肽（GSH）,维持细胞中GSH/GSSG比率动态平衡,负责细胞中还原型谷胱甘肽的供应,为活性氧（ROS）等的清除提供还原力,以维持细胞内氧化还原稳态。氧化还原稳态的维持对于细胞行使正常生理功能尤为重要,若体内氧化系统和还原系统失衡则会导致细胞出现损伤,使机体代谢异常。近几年对于动物体内谷胱甘肽还原酶方面的研究主要集中于GR在一些疾病的发生与防御中的作用等,并将其作为一些疾病（比如炎症、真菌感染、癌症和肿瘤等）的治疗靶点,来指导药物设计等,除此之外,GR还可作为一些疾病的预测指标;在植物方面,主要集中于研究其基因特性和在植物应对非生物胁迫等方面的作用,并用于改造抗逆性更强的植物和农作物等;在微生物方面,主要集中于研究谷胱甘肽还原酶在一些真菌、细菌、疟原虫长发育中的作用,用于一些抗疟等药物的研发。对于谷胱甘肽还原酶的具体结构信息以及分子水平上的构效机制等方面研究总的来说还比较少。目前谷胱甘肽还原酶已在医学、农学等方面有所应用,且具有广阔的应用前景。本研究以廉价易得且易于大规模培养的面包酵母为材料,通过响应面法优化设计最佳提取条件,纯化出高活性的电泳纯谷胱甘肽还原酶,在NCBI上选取不同来源的谷胱甘肽还原酶基因与面包酵母GR进行了生物信息学分析,并对其理化性质、酶学性质和功能基团做了研究,为GR酶的工业生产和应用研究提供参考。研究结果如下:1、面包酵母谷胱甘肽还原酶基因GLR1序列全长2743 bp,开放读码框（Open Reading Frame,ORF）全长1401 bp,编码467个氨基酸。谷胱甘肽还原酶氨基酸序列主要包含两个保守的结构域,活性位点1位于氨基酸序列20位到333位,活性位点2位于氨基酸序列356位到466位。系统进化分析表明,盘基网柄菌的谷胱甘肽还原酶基因与其他物种的谷胱甘肽还原酶基因的亲缘关系比较远,其余9种物种的谷胱甘肽还原酶基因聚类形成两个大的分支。豌豆、烟草、拟南芥和粳稻聚为一支,表明这几个物种的谷胱甘肽还原酶基因亲缘关系比较近;小巢状曲菌、面包酵母和裂殖酵母聚为一支,表明这3个物种的谷胱甘肽还原酶基因亲缘关系比较近。2、本实验以面包干酵母为实验材料通过响应面法优化后确定最佳提取条件为:提取缓冲液pH 7.14,液料比（V/m）为10.7:1,提取时间为2.05 h。经研磨抽提、乙醇分级沉淀、DEAE-Sepharose阴离子交换层析和Superdex-200凝胶过滤层析后获得电泳纯谷胱甘肽还原酶。纯化结果表示:谷胱甘肽还原酶比活力达2471.88U/mg,纯化倍数为63.76倍,回收率为2.14%。3、面包酵母谷胱甘肽还原酶是由两个亚基约为55.6 kD构成的同源二聚体,全酶分子量大小约为120.4 kD;该酶最适反应温度为45℃,最适pH为7.2;在20～45℃、pH 6.0～7.5具有良好的稳定性。在最适条件下以氧化型谷胱甘肽（GSSG）为底物,测得K_m值为0.41 mmol/L,V_max为0.176 mmol/L。Mn²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Fe³⁺、Co²⁺对谷胱甘肽还原酶酶活力抑制作用比较强,低浓度表现出抑制作用;低浓度Ba²⁺、Ca²⁺、Na⁺、Pb²⁺、Li⁺对GR酶活力没有明显影响,高浓度表现出抑制作用;低浓度（1 mmoL/L以下）Mg²⁺和K⁺对该酶有激活作用,而后随着浓度升高,对该酶的激活效果不断减弱。4种有机溶剂甲醇、乙醇、异丙醇和正丁醇对谷胱甘肽还原酶都存在抑制作用。4种化合物对GR酶活影响各不相同:叶酸对该酶酶活性有明显的激活作用;抗坏血酸对该酶没有明显作用;EDTA对该酶起双重作用,在较低浓度（1.0 mmol/L以下）可以激活GR酶的活性,浓度高于1.0 mmol/L时,对该酶表现出抑制作用;SDS对该酶有抑制作用,并随着浓度不断增大,抑制效果逐渐增强。4、用特异性化学修饰剂对谷胱甘肽还原酶侧链基团进行化学修饰结果表明:赖氨酸ε-NH、二硫键、精氨酸胍基、半胱氨酸巯基、组氨酸咪唑基、甲硫氨酸硫醚基、谷氨酸/天冬氨酸羧基、色氨酸吲哚基和酪氨酸酚羟基是该酶活性中心的必需基团。