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阿托伐他汀钙是可以同时降低总胆固醇和甘油三酯的药物，属3-羟基-3-甲基-戊二酰-辅酶A（HMG-CoA）还原酶抑制剂。目前阿托伐他汀钙手性中间体的合成方法有两种，一种是化学合成法即外消旋混合物的手性拆分，另一种是生物催化法。但是，化学合成法需要使用危险性或高毒性物质和昂贵化合物，而且合成步骤繁琐、原料利用率低、产物中杂质较多、污染物排放严重。目前，生物合成法越来越被重视，其中用的最多的方法是2-脱氧-D-核糖-5-磷酸醛缩酶（Deoxyribose PhosphateAldolase, DERA）催化。枯草芽孢杆菌UD-20（Bacillus subtilis.UD-20）为本实验室分离的植物内生菌，具有DERA酶活性。本研究利用PCR技术从该菌基因组DNA中扩增得到DERA酶基因核苷酸序列。该核苷酸序列的大小为672bp，编码的蛋白含有223个氨基酸、pI（等电点）为5.04、理论分子量约为23.23KDa。用在线分析软件ClustalW对该氨基酸与GenBank中已登录的其它来源的DERA酶氨基酸序列进行多重比对，结果显示该氨基酸与Bacillus subtilis subsp. subtilis str. SC-8（WP003227127.1）、Bacillus subtilis subsp.spizizenii str. W23（YP003868275.1）和Bacillus subtilis subsp. subtilis str.168（CAA57662.1）的相似性均达到98%以上。将Bacillus subtilis. UD-20DERA氨基酸序列和模板编号（PDB：3ngj.1.A）一并提交到SWISS-MODEL进行同源建模。通过对该模型的观察发现该酶涉及到的活性位点Cys47，Asp89，Lys152和Lys181在其它来源的DERA酶中完全保守，具有经典的TIM（α/β）8桶结构，属于TIM-phosphate-binding超家族中的Deoc家族，其中形成Schiff碱的活性Lys残基在β6侧链上，磷酸结合位点位于β7的末端。将克隆到的DERA基因用BamH I和Hind III内切酶消化并与同被BamH I和Hind III酶消化的表达载体pET32a连接，构建重组表达质粒pET32a-DERA，并将重组质粒转入感受态大肠杆菌Rosetta中，经过诱导物（IPTG）诱导获得了DERA酶的高效表达。对重组DERA酶酶活力进行初步检测，结果显示，酶活力可达0.32U/g（湿菌体，以下均同）。表达产物经SDS-PAGE凝胶电泳分析，蛋白图谱显示pET32a表达系有1条大约为43.4KDa的特异性条带。本研究从温度、IPTG浓度和诱导时间三个因素对重组DERA酶基因工程菌发酵产酶的影响进行试验，并在单因素试验的基础上设计了响应面优化试验。单因素优化试验结果表明该菌发酵的优化组合为：发酵温度为26℃、IPTG浓度为0.1mM，诱导时间为10h，在此条件下发酵，酶活力可达2.4U/g，是初始酶活的7.5倍。经过响应面设计实验及回归方程分析，诱导时间对产酶的影响不显著，最终得出最佳的诱导温度为26.5℃，最适的IPTG浓度为0.11mmol/L，诱导时间为10h。在此发酵条件下，酶活力可达2.6U/g，是初始酶活的8.2倍。响应面优化的结果与回归方程分析得出的理论值高度拟合。酶学性质研究表明，DERA酶最适反应温度和pH值分别为40℃和8.0；该酶在3545℃范围内酶活力比较稳定，在50℃保温30min后，DERA的酶活仍可以保留25.71%，但是在65℃-70℃保温30min后基本没有酶活；在pH8.0条件下DERA的酶活力最稳定，pH6.010.0范围内25℃保温15min后酶活均能保留46.86%以上，pH7.09.0范围内保温15min酶活均保留53.13%以上，表明该酶在pH7.09.0环境下稳定性较好。Na+、K+、Ca2+、Mg2+和Ba2+具有促进DERA酶活的作用，其中Ca2+的激活作用最强，该酶活力提高约29.8%；Mn2+、Co2+和EDTA对该酶有抑制作用，相对酶活力为89.1%、68.6%和87.2%；经过Cu2+、Fe2+和Zn2+处理的DERA酶的相对酶活力仅保留44.2%、51.9%和37.5%。利用全细胞催化的方法催化氯乙醛和乙醛，利用气相色谱-质谱联用仪检测生物催化的产物。结果显示，主要产物为三聚乙醛，但拟合度仅为83%，结果还需用核磁共振的方法进行验证。