氨基转移酶(AT)由于能够将氨基转移到酮或酮酸中,并且具有高对映选择性和区域选择性,是用于合成手性氨基酸或者酮酸的重要生物催化剂。在所有的转氨酶中,支链氨基酸氨基转移酶(BCAT)能可逆地催化支链氨基酸(BCAAs),如L-缬氨酸,L-亮氨酸和L-异亮氨酸,与α-酮戊二酸生成相应的酮酸和L-谷氨酸。目前,BCAT已应用于包括L-叔亮氨酸在内的非天然氨基酸及支链酮酸的生物合成。尽管BCAT具有巨大的潜力,但绝大多数的酶仍然缺乏广泛的底物范围和活性,因此研究新来源和新型酶具有很大的前景。本论文中,我们通过生物信息学的手段挖掘出4种不同来源的BCAT,并在大肠杆菌中进行了克隆、表达及纯化。在进行了活性对比后,选择了来源于假单胞菌来源的BCAT(PsBCAT),进一步对其酶学性质和晶体结构进行了分析研究。酶学性质研究结果表明,PsBCAT的最适反应pH、温度及PLP浓度分别为8.5、40oC、10 mM。PsBCAT表现出相对较宽的底物谱,并且对L-亮氨酸,L-缬氨酸,L-异亮氨酸和L-苯丙氨酸具有显著高的活性,活性分别为105 U/mg,127 U/mg,115 U/mg和98 U/mg。另外,PsBCAT对芳香族氨基酸如L-氨基酸,L-组氨酸,L-赖氨酸和L-苏氨酸具有活性。同时,为了分析PsBCAT的催化机理,本论文还解析了PsBCAT的晶体结构。基于确定的晶体结构,我们发现底物结合口袋存在一些差异,这可能影响酶的底物特异性。此外,在实际应用中,与来源于枯草芽孢杆菌的鸟氨酸氨基转移酶(BsOrnAT)进行偶联,并将偶联系统应用于L-叔亮氨酸的合成,最终转化率可以达到83%,这证明了PsBCAT能有效的催化L-叔亮氨酸的不对称合成,而偶联系统可用于除去抑制性副产物,并将反应平衡转向产物形成。综上所述,本文对PsBCAT的结构和功能特征进行了详细分析,该信息将在酮酸与手性氨基酸的合成中发挥重要作用,有利于氨基转移酶工业生产酮酸及对映体手性氨基酸。