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酸性木聚糖酶能够在酸性条件下高效稳定地水解木聚糖,根据加工木质纤维原料的高温、酸性条件,应用于生物转化的酶制剂需要具备良好的热稳定性、耐酸性和高效性。然而天然存在的酸性木聚糖酶大部分是中温酶,限制了该类酶的工业应用。来源于微紫青霉（Penicillium janthinellum）MA21601的酸性木聚糖酶（Pjx A）,与同类相比有着较好的耐酸性且具有较高的比酶活,但其耐热性同样较差。其比酶活为888.6 U/mg,最适反应p H为4.0,最适温度为50?C,50?C下保温30 min,几乎失活。故本论文期望通过分子改造,在保证其良好的耐酸性和较高比酶活的前提下,提高其热稳定性并改善水解特性。主要内容和研究结果如下:通过定点突变引入二硫键构建三个突变体（DB-s1s3、DB-s1s4和DB-s3s4）,三个突变体都保持其耐酸性,最适温度从50?C提高到70?C,50?C下保温30 min,残余酶活大于70%。且水解特性改变,水解产物种类由原来的以木二糖、木三糖为主改变为以木糖和木二糖为主,且水解产生的木糖、木二糖显著增加。值得注意的是,以榉木木聚糖为底物时,DB-s1s3的比酶活是野生型木聚糖酶Pjx A的4.8倍,催化效率(kcat/Km)是原酶的2.1倍,50?C下保温30 min,残余酶活大于90%。使用坐滴法经过沉淀剂浓度、缓冲液p H和小分子添加剂优化,最终0.2 M硫酸锂、21%PEG 3350、0.1 M Bis-Tris p H 5.9、0.1 M氯化钇条件收集到高分辨率数据,通过分子置换法成功解析了Pjx A-DB的晶体结构（2.34-2.30?）。分析结构发现,酸性木聚糖酶Pjx A-DB为典型的GH11木聚糖酶结构,呈右手半握状,主要由一个α-螺旋和两个反向平行的β-折叠片组成。两个高度保守的谷氨酸（Glu86和Glu177）位于酶分子凹槽处作为酶的催化活性位点。天冬氨酸（Asp45）在空间上与活性中心相邻,与GH11酸性木聚糖酶的结构特点一致。结构解析发现,突变体Pjx A-DB的N末端T2C-T29C之间形成了二硫键,该位置靠近N端起始的无规则卷曲部分,该位置的疏松为Pjx A不耐热的根本原因之一。二硫键使得不规则环和β-链A2相互接近,增加其相互作用,刚性增强,稳定了解折叠的初始位置,从而提升了酶的热稳定性。上述研究为木聚糖酶分子改造提供了相关参考,也表明DB-s1s3在农业木质纤维原料的生物转化方面具有广泛的应用前景。