南极是一个终年低温、高盐、强辐射的地方,在这种恶劣环境下,生存的微生物经过长期的进化产生了适应低温环境的生命特征,从而形成了嗜冷微生物。丝氨酸是一种必需氨基酸,通过丝氨酸羟甲基转移酶（Serine hydroxymethyl transferase,SHMT）（E.C.2.1.2.1）,可以催化丝氨酸和甘氨酸之间相互转化。本文首先从南极Psychrobacter sp.中筛选出一株含shmt基因的菌株Psychrobacter sp.ANT206（P.sp.ANT206）。以P.sp.ANT206的基因组DNA为模板,设计引物,经PCR扩增,获得该目的基因基因组序列（命名为psshmt）。将psshmt进行T-A克隆,筛选阳性克隆菌株,然后进行序列测定。Ps SHMT蛋白与Psychrobacter aquaticus的氨基酸序列的相似度最高为95.93%。经Bio Edit、NCBI等软件和网站分析,表明Ps SHMT蛋白具有4个活性位点,13个甘氨酸-磷酸吡哆醛结合位点和7个叶酸结合位点。将psshmt基因与载体pET-28a（+）酶切后连接,然后将连接产物转入E.coli BL21（DE3）,筛选阳性克隆菌（命名为pET-shmt）,对重组菌大量诱导表达。用镍柱纯化重组蛋白（rPsSHMT）,并用SDS-PAGE鉴定,rPsSHMT条带大约为45 k Da。通过测定分析发现,rPsSHMT在30°C时具有最高活性,初步鉴定rPsSHMT为一种适冷酶;该酶在p H 7.5时活性最大;Ni2+等可以提高rPsSHMT活性;rPsSHMT在30°C时kcat最高为20.28 1/s,ΔG值相比其他中温酶低,进一步表明rPsSHMT是冷适应酶。对rPsSHMT的功能基团研究发现,精氨酸残基为酶的活性中心基团。与同源高温酶相比,可知该适冷rPsSHMT在结构上脯氨酸残基的含量相对较低,并且氢键数量较少,这些结构特征赋于蛋白分子高柔性,使其在低温下具有较高的活性。通过响应面的方法对重组菌rPsSHMT进行了发酵条件的优化,最终确定了最优发酵条件为:诱导温度为14°C,诱导时间为8 h,DL-3苯基丝氨酸为12 m M,PLP为0.05 m M,Na Cl为10 g/L,IPTG为1 m M,Na2SO4为1 g/L,胰蛋白胨为7.5 g/L,酵母浸粉为3 g/L。在此条件下的最优rPsSHMT产量为67.00 U/mg,rPsSHMT的产量优化后比优化前提高了1.51倍,说明本研究建立的发酵优化模型对重组蛋白的大规模发酵提供了参考,具有一定的价值,从而为以后来源于南极微生物的适冷酶的开发与利用奠定了重要的基础。