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细菌光敏色素是一类广泛存在于细菌中的胆绿素（BV）-蛋白复合物,具有较强的红光/远红光吸收能力,其天然的生物学功能是光依赖的信号传导。近10年来,随着蛋白质工程手段的引入,使得改造后的细菌光敏色素能够在近红外区域发射荧光。基于这一改造策略,许多细菌光敏色素成功进化为近红外荧光蛋白,并在活体成像领域发挥重要作用。本文的研究对象为光激活近红外荧光蛋白PAiRFP1,它是以根癌农杆菌的细菌光敏色素AtBphP2为模板,经过蛋白质工程技术改造得到的。在实际应用中,相比于其他近红外荧光蛋白,光激活近红外荧光蛋白PAiRFP1能实现更高的成像信噪比,在活体成像领域有不可替代的优势。但其仍具有以下不足,如荧光量子产率和分子亮度不高等。针对以上问题,需要对PAiRFP1蛋白进行进一步的改造。由于近红外荧光蛋白PAiRFP1的空间结构未知,后续的改造工作必然伴随着很大的盲目性。因此,在本文中,我们重点关注在PAiRFP1蛋白进化过程中替换的15个氨基酸位点。我们通过定点突变手段,对PAiRFP1蛋白的15个氨基酸位点分别回复突变,得到15个不同的回复突变体。随后,我们借助光谱学手段,对这15个回复突变体的摩尔消光系数、荧光量子产率（QY）、分子亮度、最大荧光发射峰位置(Fmax)等光化学性质进行分析,并与PAiRFP1蛋白相比较,从而分析了这15个氨基酸替换在调控蛋白光谱学行为中发挥的具体作用。我们发现:1)Val-276和Phe-244氨基酸残基对于近红外最大荧光发射峰位置影响较大。当Val-276突变成Ala,或Phe-244突变成Val后,Fmax分别红移了3 nm和8 nm;2)同时,Phe-244、Val-480、Tyr-498残基对于荧光量子产率影响较大。当Phe-244突变成Val、Val-480突变成Ala、或者Tyr-498突变成His后,QY分别降低至29%、28%和22%。此外,初步分析了PAiRFP1蛋白活性口袋内的5个氨基酸替换影响其光谱学行为的构效关系。最后,基于以上研究,我们尝试对调控PAiRFP1蛋白光谱学行为的关键氨基酸位点Val-276和Cys-280进行饱和突变,得到了最大荧光发射峰红移8 nm的PAiRFP1/V276G,以及暗恢复过程极大受抑制的PAiRFP1/C280V等多个优势突变体。综上,本研究将为后续定向改造近红外荧光蛋白PAiRFP1提供有价值的指导。