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碳-碳键的形成反应是有机合成化学的基石，醛缩酶不但是实现这一反应的重要工具，而且还能在温和条件下高效地、立体选择性地催化碳-碳键的形成并产生一个或两个新的手性中心。尽管如此，他们在应用上仍存在着一些问题:底物谱窄、在反应条件下易失活、复杂的缩合产物纯化过程等。这些问题一直是醛缩酶大规模应用的主要瓶颈。然而，酶催化技术在化学品绿色制造中的应用基础是发现高效的酶。因此，本课题定位于发现具有宽底物谱、高稳定性、高活性的新型醛缩酶，以便应用于手性药物前体的合成。 脱氧核糖磷酸醛缩酶(DERA，EC4.1.2.4)是目前发现的唯一一种乙醛依赖型的醛缩酶。在有机合成应用中，已报道的DERA都存在着一些缺陷:可溶表达量低、对高浓度乙醛的稳定性差、活力低等。本课题利用了一套合理的基因挖掘手段在数据库中发现了一种来自StaphylococcusaureusN315的潜在DERA(SaDERA)，将其基因的密码子进行优化后实现了在大肠杆菌中的过量表达，研究了纯化后的SaDERA的催化性质。结果表明，构建的工程菌具有较高的可溶表达量（占总蛋白的70％），通过简单的一步纯化即可得到电泳纯的酶;它是一种同源二聚体的酶(57kDa)，其最适反应条件是pH7.7和45℃;它具有良好的碱耐受性:在pH11.0、25℃下温浴24h，仍有93％的相对活力;它具有良好的乙醛耐受性:在0.3mol/L乙醛浓度、25℃下，30min内保持了高于70％的相对活力;乙醛自缩合产物被纯化并鉴定，所得产品为两次连续自缩合产物。总之，SaDERA的一些特性使其具有一定的应用潜力。 唾液酸醛缩酶（EC4.1.3.3，简称NAL）是重要的醛缩酶之一，能够可逆地催化N-乙酰-D-甘露糖胺(ManNAc)和丙酮酸生成N-乙酰神经氨酸(Neu5Ac)。随着对唾液酸及4-羟基-2-酮酸骨架需求的增大，越来越需要得到适应于工业生产的NAL。本课题对一种来自ClostridiumdifficileNAP08的NAL(CdNAL)进行了在大肠杆菌中的过量表达、纯化、酶学性质和底物谱的研究。这个四聚体的酶(123kDa)显示了相当高的可溶表达量（390mg纯酶/L培养液），经过简单的两步纯化即可得到纯酶。其最适醛缩反应条件是pH7.4和65℃。CdNAL具有良好的耐热性:在70℃下温浴15分钟后能保持全部活力。在简单的热处理之后，目的蛋白可达到90％以上的纯度。该酶能在一个较宽的pH范围（6.0-9.0）内呈现出相对较高的缩合反应活力（最适活力的85％以上），并呈现出相当高的碱耐受性（在pH10.0、37℃下温浴24h后保留89％残余活力）。CdNAL对Neu5Ac具有比已报道的NAL更高的kcat/Km值(22mmol-1Ls-1)，它不仅能接受糖醛作为受体底物，而且还首次发现了它能接受含有2或3个碳的小分子醛类（D-甘油醛和乙醛）作为受体底物。目前已知的唾液酸醛缩酶都缺乏以含有2或3个碳的小分子醛类作受体底物的催化活力。为了进一步确定其在缩合反应方向的催化活性，制备并纯化了缩合产物Neu5Ac、4-羟基-2-酮戊酸等。总之，CdNAL的这些特点使它有潜力成为合成工业的重要催化剂。