手性胺广泛存在与天然活性分子中,也是许多医药中间体和精细化学品的关键结构砌块。使用化学法和酶法的不对称酮胺化反应合成手性胺近年来逐渐成为手性胺合成的研究热点。胺脱氢酶以其可利用无机氨作为氨基供体,水为唯一的副产物等优点,表现出极高的原子经济性且对环境友好,吸引了大量研究者参与探索。苯丙胺脱氢酶作为胺脱氢酶的一种,在前期的报道中表现出较好的立体选择性、活力和稳定性,但其可催化的底物范围较为受限,仅能较为高效地催化苯基丙酮类化合物,对于较大体积底物则难以实现催化甚至完全不能催化。在本研究中,我们通过生物信息学和蛋白质工程的手段,对已挖掘改造得到的苯丙胺脱氢酶Gk-AmDH进行结构分析,选取影响酶与底物结合催化的潜在关键位点并进行修饰,探究其结构变化与催化功能变化的之间关系,并以此结构功能关系为指导,对目标蛋白的底物结合口袋进行改造,最终获得优良突变体Gk-AmDH-M3。在对其表征后,结果表明其对大体积模式底物苄基丙酮的催化能力相较改造之前提高10倍以上,活力最高可达300mU/mgprotein。在此基础上,我们继续探究了突变体Gk-AmDH-M3可催化的底物范围,以考察改造效果的普适性,结果表明突变体Gk-AmDH-M3对底物苄基丙酮拓展出的各类大体积底物均表现出较好的催化性能,实现了苯丙胺脱氢酶对多种大体积底物催化能力的从无到有的突破,丰富了酶催化合成手性胺的工具箱,为其后续研究和应用提供了良好的基础。