2-氨基-1-（4-硝基苯基）-1,3-丙二醇俗称氯霉胺（ANP）,属于氨基醇类化合物,有四种光学异构体,其中（1R,2R）-ANP是生产氯霉素的关键活性前体。由于ANP具有两个活性中心,结构中的O原子和N原子具有良好的配位能力,因此具有广泛的应用价值。本研究通过将化学水解法与生物催化法相结合的方式,构建了以对硝基-α-乙酰氨基-β-羟基苯丙酮（p-NAH）为底物合成（1R）-ANP的新途径。具体研究内容如下:1.AHNA的制备和羰基还原酶的筛选。通过化学法水解p-NAH生成2-氨基-3-羟基-1-（4-硝基苯基）-1-丙酮（AHNA）,产率为82%。以AHNA为底物,对实验室现存的159种羰基还原酶进行筛选,获得一个能够催化AHNA生成（1R）-ANP的酶Lvchun。经测序和多序列比对分析发现,Lvchun是来源于Novosphingobium aromaticivorans 的短链脱氢酶（GenBank 号:WP011906790.1）。2.短链脱氢酶Lvchun的分子改造。通过序列比对分析发现Lvchun的Ser110位点是与酶的立体选择性有关的潜在位点,对该位点进行定点饱和突变,所获得的突变体中mut-S110E和mut-S110F的d.e.值大于99%,但其活性分别只有野生型的6.64%和10.18%;而mut-S110L的活力是野生型的1.74倍,d.e.值为-5.07%。通过同源建模、分子对接结合丙氨酸扫描,选取了 Gly108、Val112、Phe214、Lys222、Leu216和His243六个位点进行定点饱和突变,获得突变体mut-V112Y的活性是野生型的3.47倍,d.e.值为4.10%;mut-L216Q的d.e.值大于99%,但活性仅为野生型的27.94%。有益叠加突变未能获得酶活和立体选择性同时提高的突变体。活性提高的主要原因是所在位点氨基酸的替换缩短了底物AHNA与NADH的烟酰胺环上的C4的距离以及与底物结合口袋中关键的催化残基的距离。3.mut-V112Y和CbFDH的酶学性质研究。结果显示mut-V112Y的最适反应温度为30℃,在该温度下24 h仍能有85%以上的活力;最适反应pH为7.5,且在中性偏碱的环境中更稳定。CbFDH的最适温度为40℃,在42℃以下,在24 h内仍能维持80%的残余活性;其在中性偏碱的环境中更加稳定,最适反应pH为8.0。4.双酶反应体系的建立和优化。为降低反应成本,构建了mut-V112Y基因和甲酸脱氢酶cbfdh基因的共表达和融合表达重组菌株,实现了mut-V112Y和CbFDH在大肠杆菌中的异源共表达和融合表达。经验证,双酶共表达催化体系的催化效率高于双酶融合表达和双菌耦联反应体系的催化效率。研究还发现,高浓度的底物对酶活有抑制作用。用双酶共表达重组菌株作为全细胞生物催化剂,50 mM底物浓度下反应最适pH为7.5,最适温度为30℃,冻干菌粉的最适浓度为25 g/L,辅酶NAD+的最适浓度为0.75 mM,辅底物甲酸钠的最适浓度为65 mM。在最适反应条件下,反应30 min,产物浓度达到14.56 mM,产率为29.12%。综上所述,本文通过化学水解法与酶催化法相结合的方式,成功构建了以p-NAH为底物合成（1R）-ANP的生物半合成途径,并结合酶的分子改造、重组菌株的构建及反应条件的优化进一步提高了催化效率,降低了生产成本,为（1R）-ANP的工业化生产提供了参考。