在认识天然酶的结构与功能之间的关系以及设计具有潜在应用价值的人工酶方面,金属酶的理性设计显得尤为重要。染料脱色过氧化物酶（Dye-decolorizing peroxidases,DyPs）作为一种新型血红素（heme）过氧化物酶,最近得到了科学家们的广泛关注。天然DyPs结构中含有大量的酪氨酸和色氨酸,受到这一结构特点的启发,我们设想利用具有运输氧功能的肌红蛋白（Myoglobin,Mb）作为模板,通过在突变体蛋白F43Y Mb的heme空腔中进一步引入酪氨酸/色氨酸,有望设计出功能型的人工DyPs。F43Y Mb已经被证明其43位酪氨酸和血红素4位乙烯基形成了一个新型的C-O共价连接,且在同一条件下的活化H₂O₂的能力是野生型肌红蛋白（Wild-type Myoglobin,WT Mb）的¹00倍,这些特点为我们设计一系列新的突变体蛋白提供了很好的依据,突变体蛋白包括F43Y/F46Y Mb,F43Y/I107Y Mb,F43Y/F138W Mb和F43Y/I107Y/F138W Mb。通过X-ray单晶衍射分析,除了F43Y/F46Y Mb,其他的突变体蛋白都很好地保持了酪氨酸-血红素的C-O共价连接,更重要的是,快速停留光谱（Stopped-flow）监测数据表明,这些突变体蛋白的染料脱色过氧化物酶能力与WT Mb相比均有提高,尤其是双突变体蛋白F43Y/F138W Mb,其催化效率(k_cat/K_m)为110 670 M^-1s^-1,分别是WT Mb和F43Y Mb的¹44倍和²0倍,而且是从霍乱弧菌（Vibrio cholerae）中提取的天然DyPs催化效率的⁴.3倍。快速停留光谱、电子顺磁共振波谱（Electron paramagnetic resonance,EPR）、等温热量滴定（Isothermal titration calorimetry,ITC）等的研究为双突变体蛋白F43Y/F138W Mb活化H₂O₂和结合底物（Reactive blue 19,RB19）提供了分析数据。本研究为阐明结构与染料脱色功能之间的关系提供了有价值的信息,也为设计出具有其他功能的人工血红素酶提供了思路。