卤醇脱卤酶既可以通过分子内亲核取代机制催化有机卤化物的脱卤反应,也可以接受带负电荷的亲核试剂催化环氧化物的开环反应,从而使得卤醇脱卤酶能够在有机卤化物的降解以及各类光学纯的β-取代醇、环氧化物的合成中扮演重要角色。来自分岐杆菌属（Mycobacterium sp.GP1）的卤醇脱卤酶HheB_GP1与HheA、HheC在底物范围和对映体选择性等方面有明显的不同,如果能与其它两类酶进行优势互补加以利用可以极大拓展卤醇脱卤酶的应用范围。但是,野生型卤醇脱卤酶的催化特性难以满足实际应用。因此,为了满足工业需求,往往需要进行合理改造。目前,HheA和HheC通过蛋白质工程改造已有许多的优良突变体出现,而关于HheB_GP1催化活性的研究尚未见报道。HheB_GP1较低的酶催化活性已成为了其应用的限制因素,如果通过改造获得更高催化活性的HheB_GP1,就可以促进其在医药、化工合成领域中更广泛的应用。因此,本文从以下三个方面展开相关研究。首先,酶高效的体外重组表达是后续实验的前提。因此,本文首先从表达温度、诱导剂浓度、诱导时间以及诱导菌液起始OD₆₀₀这四个方面对HheB_GP1的表达进行优化。最终得到了HheB_GP1的最优表达条件:接种菌液的同时即OD₆₀₀为0.05时,添加0.05%L-阿拉伯糖诱导剂,在30℃、120 rmp下诱导表达10-12 h,使HheB_GP1可溶性蛋白表达量提高至20%左右。其次,目前对HheB_GP1的结构-功能信息缺乏,因此为了获得高催化活性的HheB_GP1,决定采取定向进化策略进行改造。其中,构建随机突变体文库时选用易错PCR结合大引物PCR的方法,并对反应条件进行优化。最终,总结了反应中影响因素的规律,确定了0.3μM引物、100 ng模板、2 mM Mg²⁺和0.1 mM Mn²⁺的易错PCR反应条件,以及引物量与模板量之比为5:1的大引物PCR反应条件,并顺利构建一个突变频率合适（3‰-4‰）的高质量随机突变体文库。最后,经过筛选约3700个单克隆后得到6个对底物1,3-DCP催化活性提高的优势突变体,其中A128T的催化活性为野生型的4.4倍。最令人惊喜地是F158Y突变体,除了对脂肪族底物1,3-DCP的催化活性提高为野生型的3.3倍,对芳香族底物PNSHH的催化活性也有提高,同时产物（R）-ECH的e.e.值也比野生型高出12.1%。经过同源建模和分子对接的方法,对突变位点影响催化活性的机制进行了分析,为深入研究HheB_GP1的结构-功能关系及进一步改造研究奠定基础。