中文摘要：

有机磷农药降解酶(Organophosphorus acid hydrolase, EC 3.1.8.2)可降解有机磷农药分子,破坏有机磷的磷酯键而使其脱毒，它被认为是目前降解有机磷农药、消除农药残留的最有力的工具。本研究是在筛选并获得性质优良的天然有机磷降解酶产生菌株（Pseudomonas pseudoalcaligenes）及其基因ophc2的基础上，运用生物信息学和当前分子生物学发展的最新进展，采用易错PCR、DNA Shuffling等体外随机突变的方法，对有机磷降解酶基因ophc2进行分子进化，从分子机制上研究有机磷降解酶水解作用的结构基础，并筛选具有高效、广谱降解特性的有机磷降解酶。

结论摘要：

有机磷降解酶是一类可以破坏有机磷分子的磷酯键，最终使有机磷化合物毒性消失的酶。为了了解有机磷降解酶的催化机制，对有机磷降解酶功能与蛋白结构的关系进行了研究。结果如下1）研究了活性中心附近保守区内的苏氨酸和组氨酸残基的效应。通过对突变酶的分析，初步发现这些氨基酸是维持OPHC2催化活性关键残基，其中T138与H139、H141构成了T-H-X-H保守区段(X为多种氨基酸)。首次报道了苏氨酸残基对有机磷降解酶催化活性的关键作用；2）对底物结合口袋处的F111、M188和F265进行了突变研究。通过对突变酶的分析，认为F111、M188和F265是酶与底物结合部位的关键氨基酸。同时得到M188F突变酶对甲基对硫磷水解活性的Kcat/Km值提高了2.48倍，这对指导有机磷降解酶催化效率研究具有重要意义；3）证明有机磷降解酶OPHC2中存在一个二硫键，光谱分析发现半胱氨酸突变酶结构发生改变，说明二硫键在维持OPHC2结构中起到重要作用，同时半胱氨酸突变酶热稳定性变差，证实二硫键是有机磷降解酶OPHC2具有良好热稳定性的关键因素之一。首次报道了关于二硫键对于有机磷降解酶结构和功能的作用。