S-腺苷蛋氨酸(SAM)是由意大利人Cantoni于1953年发现的。它广泛存在于各种生物体内，参与体内40多种生化反应，在蛋白质、核酸、神经递质、磷脂质和维生素的合成过程中起着重要作用。S-腺苷蛋氨酸是一种重要的代谢中间体，对机体代谢活动的正常进行起着至关重要的作用。SAM是由底物L-甲硫氨酸(L-Met)和腺苷三磷酸(ATP)在S-腺苷甲硫氨酸合成酶(S-Adenosyl-L-Methionine Synthetase，EC2.5.1.6)作用下合成的。SAM目前主要用于医药行业，在临床医学上表现出优秀的应用价值，可用于肝脏、神经系统、骨关节炎、性功能障碍及癌症等疾病的治疗。目前生产SAM主要有微生物发酵法、化学合成法和酶促转化法。化学合成法分离纯化困难，成本高;微生物发酵法是目前SAM的主要生产方法，主要是酵母细胞发酵生产SAM，但是分离纯化工艺复杂，生产周期长;酶促转化法是目前生产SAM的研究热点，与其他两种方法相比，酶促转化法具有反应时间短、转化率高、分离纯化容易、对环境友好等优点。但由于生物体内SAM合成酶含量比较低、酶活不高，且稳定性较差，所以克隆出过表达、酶活高、稳定性好的SAM合成酶是酶促转化法合成SAM的关键。本论文以大肠杆菌（Escherichia Coli）、嗜热菌（Thermusthermophilus）基因组为模板扩增出SAM合成酶基因MetK、MATTt，以质粒pET22b(+)为载体构建重组质粒，以大肠杆菌BL21(DE3)为宿主菌构建高产SAM的重组菌，实现了SAM合成酶的高效表达，并对培养条件、反应条件及酶学性质进行了研究;针对嗜热菌来源的SAM合成酶MATTt进行了固定化研究，将其固定在了碳纳米管上并对固定化后的SAM合成酶进行了表征;嗜热来源的MATTt进行了酶分子结晶及其结构解析，初步揭示了其热稳定的机理，为酶法生产SAM提供了有价值的参考。本论文具体研究内容如下:　　1、以大肠杆菌染色体DNA为模板，扩增得到SAM合成酶基因metK。将所得基因整合到载体pET22b(+)，利用T7强启动子进行转录，以E.coli BL21(DE3)为表达菌株，构建出了具有高效表达SAM合成酶的基因工程菌，实现了SAM合成酶基因在大肠杆菌中过表达，计算得metK酶的酶活为33.42 U/L（相对于发酵液体积），是空质粒酶活的123.70倍。　　对metK酶进行培养条件的优化:最适碳源为乳糖，最适氮源为尿素;诱导剂IPTG添加量为0.25‰，诱导时机为OD600值为0.5左右，诱导时间为6小时。优化了该酶的反应条件:最适反应温度为70℃;最适缓冲液（即pH值）为pH值8.0的Tris-HCl缓冲液;最适离子为Mg2+离子;最适酶量为催化10mmol/L的ATP和L-Met时，需要的最适酶量为4g/L;ATP为此酶促反应的主要抑制性底物。对酶热稳定性进行了研究:该酶在70℃保存5小时，酶活力保留80％左右，当保存15小时时，酶活力只存留15％左右，到25小时迅速下降至5％左右，保存30小时后几乎没有酶活。研究了酶动力学参数，结果Vmax为0.07 mM/min，ATP的Km值为4.13mM，L-Met的Km值为2.20mM。　　2、构建了来源于嗜热菌（Thermus thermophilus HB27）的含SAM合成酶基因的重组质粒pET22b-MATTt。在E.coli-Bl21(DE3)中实现了SAM合成酶基因MATTt的过表达，并用镍柱亲和层析纯化了该酶。计算得MATTt酶的比酶活为120.5 U/g，酶活为12.70 U/L。　　研究了MATTt的酶学性质:MATTt酶反应动力学表明结果Vmax为0.84μmol/min/mg，ATP的KM4.19 mM，L-Met的KM为1.2 mM，与来源于Thermococcus Kodakarensis的同为嗜热SAM合成酶的TkMAT相似。结构稳定是该酶最突出特点。由圆二色谱图得出MATTt酶在pH值为5-10之间，结构稳定。热稳定性方面，70℃条件下保持24小时，酶活几乎没有损失。保存36小时后酶活仍保留60％。　　考察了MATTt的最适反应条件。该酶在较广的温度范围内(30℃到90℃)表现出催化活性。酶活随着反应温度的升高而升高，在80℃催化活性表现最高;MATTt在缓冲液pH值为6-11之间有活性，pH值为8.0时活性最大;发现该酶对Zn2+显示离子偏好性。　　应用功能化改造的多壁碳纳米管(MWCNTs)为载体对嗜热来源的SAM合成酶MATTt进行固定化，催化SAM合成。并对固定化酶进行表征。经过固定化MATTt酶经过4批次反应酶活保留80％。　　3、确定了MATTt蛋白的多个结晶条件，获得了可用于X射线衍射的MATTt蛋白晶体，并运用分子置换法解析其结构。通过对MATTt与metK的结构比较，发现二者的主要区别在于之前报道的“disordered loop”上，与大多数结构不同的是，MATTt中这段loop区的密度很好，其中的氨基酸残基可以全部确认。从目前已经解析的结构来看，MATTt的这段loop无论与metK这段完整的结构或有缺陷的结构相比，都存在着较为明显的构象差异，由此推测这段区域极有可能是二者热稳定性不同的主要原因。