β-葡萄糖苷酶同时具有寡糖水解活性和合成活性,它同时具有水解寡糖的活性以及合成寡糖的活性。相对于寡糖合成活性,目前对于β-葡萄糖苷酶的研究更多集中在提高其寡糖水解活性上。我们以解糖热解纤维素菌F32(Caldicellulosiruptorsp.F32)中的BglA蛋白作为研究对象,期望通过理性改造的方法提高其寡糖合成活性从而获得高效合成寡糖的β-葡萄糖苷酶。首先我们进行同源模建,得到了 BglA蛋白的三维结构,然后将BglA蛋白与纤维二糖进行分子对接,结果显示纤维二糖的第二个葡萄糖残基处于亲水的环境中,而其中也包含部分疏水的氨基酸残基如L170、C166和Y165。据此我们提出了一个假说:β-葡萄糖苷酶的底物结合部位氨基酸的亲疏水性会影响其寡糖合成活性,结合部位的亲水性的提高可能有助于其寡糖合成活性的提高。于是我们利用点突变技术将BglA蛋白活性中心的疏水性氨基酸突变成为亲水性的氨基酸,获得了L170SBglA、L170S/C166SBglA和L170S/C166S/Y165DBglA 三株活性中心氨基酸亲水性逐渐增强的蛋白;另一方面在原始蛋白的基础上将亲水性氨基酸突变为疏水性氨基酸,获得了活性中心氨基酸疏水性增强的蛋白N219IBglA,从而验证我们提出假说的正确性。文献报道来源于里氏木霉(Trichoderma reesei)的β-葡萄糖苷酶Cel1A也具有合成活性,其可合成槐糖和昆布二糖,但是Cel1A的热稳定性较差。为了提高Cel1A蛋白的热稳定性,我们根据对Cel1A蛋白的生物信息学分析,将Cel1A蛋白无序化的C端片段截短,将其命名为Cel1A-464T466蛋白。此外,我们将来自嗜热菌激烈火球菌(Pyrococcus furiosus)的β-葡萄糖苷酶C端片段对Cel1A蛋白的C端的氨基酸序列进行替换,命名为Cel1A-461R473蛋白。通过对Cel1A蛋白、Cel1A-461R473蛋白和Cel1A-464T466蛋白的热稳定性的测定,与野生型Cel1A蛋白相比,Cel1A-461R473蛋白的半衰期提高了 3.2倍,Cel1A-464T466蛋白半衰期提高了 1.6倍。此外,与野生型Cel1A蛋白相比,Cel1A-461R473蛋白的pNPG酶活提高了 56.2%,Cel1A-464T466蛋白的酶活提高了 82.7%。改造后的两种Cel1A蛋白的催化活性以及热稳定性的提高,让我们对酶的热稳定性机理有了更加深入的了解,同时也为其它酶的热稳定性改造提供了借鉴。