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硫化氢来源主要分为两大类,一类是自然界产生的,一类是人类活动产生的。由自然界释放的硫化氢不到全球排放总量的10%。因而绝大部分的硫化氢排放是由于人类的生产活动和生活活动引起的。脱氮硫杆菌菌种来源广泛,生长条件温和,在硫杆菌属中的脱硫效率最高,可在胞外聚集单质硫,在厌氧条件下以硝酸盐作为电子受体进行生长,将硝酸盐还原为N2,实现同步脱氮除硫。诸多优点使脱氮硫杆菌成为重要的脱硫脱氮工程菌。脱氮硫杆菌中存在SQR与Sox两条硫氧化途径,当以硝酸盐作为电子受体时,脱氮硫杆菌主要通过SQR途径实现硫的氧化。SQR蛋白通过辅基FAD将电子传递给醌,使醌还原为氢醌,将低价硫化物（如H2S）氧化为零价的硫。SQR蛋白是低价硫化物进入SQR途径的第一个酶,也是SQR途径中唯一的限速关键酶。为此SQR蛋白的研究是脱氮硫杆菌改造的重要依据,前期研究结果表明C端α螺旋结构可影响SQR蛋白与膜的结合,同时C端参与底物运输,是重要的功能区域。本研究利用Kyte-Doolittle Hydropathy Plots、TMHMM、AmphipaSeek 1.3.5、SignalP 4.1、TatP 1.0、PSORT、PSLpred等在线程序对SQR蛋白的疏水性、跨膜区和、信号肽和细胞内定位进行预测,预测SQR蛋白为无跨膜区、无信号肽的位于细胞质内的外周膜蛋白。用同源建模法构建了脱氮硫杆菌ATCC25259 SQR蛋白及突变体的蛋白模型,通过GROMACS 5.1.2对所有模型进行分子力学及分子动力学的优化,使蛋白模型处于能量较低且结构稳定的状态。使用PROCHECK,Verify 3D、ProSA和ERRAT四种方法对模型进行评价,表明蛋白模型具有较高的合理性。使用该模型计算界面氨基酸、相互作用、SAS及静电势分布,与野生型SQR蛋白相比,7号突变体（Tyr411Gln Val412Lys）的结构变化最大,氢键数目、蛋白配体接触面积明显增加,稳定性提高,预测7号突变体（Tyr411Gln Val412Lys）酶活性将提高。根据分子模拟研究的结果,使用大肠杆菌作为异源表达系统,将构建好的SQR及突变体的表达载体转入大肠杆菌BL21（DE3）经IPTG诱导表达分子量约65 ku的蛋白。使用镍柱亲和层析纯化经大量表达含有His标签的蛋白,经过SDS-PAGE与Western Blot检测,确认纯化的样品为目的蛋白。通过酶活性测定实验,与野生型SQR相比,7号突变体（Tyr411Gln Val412Lys）的酶活性提高了23%,而其余突变体酶活性均降低。酶活性测定结果与模拟研究结果一致,说明SQR C端α螺旋结构对蛋白的结构稳定性具有重要影响,蛋白结构稳定性降低,则酶活性降低。同时也表明了计算机分子模拟对于酶的理性设计有很好的指导性意义,有助于筛选出好的突变体。