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L-天冬氨酸β-脱羧酶（L-aspartate-β-decarboxylase,EC 4.1.1.12,Asd）催化L-天冬氨酸脱去β位羧基生成L-丙氨酸,工业上用于生产L-丙氨酸。L-丙氨酸在食品、日化以及医药等领域具有广泛应用,酶法生产L-丙氨酸具有副产物少、立体选择性强、催化效率高等优点。本研究通过从土壤中筛选菌株,挖掘具有高酶活力的Asd,利用大肠杆菌进行异源表达,对Asd酶进行酶学性质表征与分子改造后,偶联L-天冬氨酸裂解酶,构建了双酶共表达的重组大肠杆菌,建立了全细胞催化富马酸合成L-丙氨酸的工艺。主要研究结果如下:（1）成功筛选到Acinetobacter radioresistens来源L-天冬氨酸β-脱羧酶（ArAsd）并对其进行酶学性质表征。在富含氨基酸的土壤中筛选获得一株具有Asd活性的菌株,菌种鉴定为Acinetobacter radioresistens。克隆获得ArAsd基因后构建表达载体pET-28a（+）-ArAsd并在E.coli BL21（DE3）中进行异源表达,在ArAsd蛋白氨基酸序列N端添加His标签,利用镍柱纯化成功获得电泳纯目的蛋白。采用凝胶过滤层析测定ArAsd蛋白分子量,发现ArAsd是完整且单一的同源十二聚体。酶学性质分析显示,ArAsd最适温度为50oC,最适pH为4.5,在pH=6.0～7.0条件下较稳定,pH=4.5条件下处理12 h剩余30%的酶活力。ArAsd在以L-天冬氨酸为底物时比酶活力为753 U·mg-1,是目前报道的最高比酶活力。（2）基于结构分析通过分子改造提高ArAsd的酸稳定性。对ArAsd进行同源建模、表面氨基酸预测,构建一系列突变体,其中N35D、A179E突变体显示出比较好的酸稳定性。N35D最适pH为6.0,pH=4.5条件下处理12 h剩余82%的酶活力;A179E最适pH为5.5,pH=4.5条件下处理12 h剩余87%的酶活力。两个突变体的耐酸性能都有明显提高。全细胞催化结果显示,转化时间为12 h时,突变体A179E(OD600=50、37oC)催化生成L-丙氨酸943.53 mmol·L-1,摩尔转化率为94.4%;突变体N35D(OD600=50、37oC)催化生成L-丙氨酸998.95 mmol·L-1,摩尔转化率为99.9%。分子动力学模拟结果显示,随着时间延长,野生酶RMSD数值（Root mean square deviation,均方根偏差）逐渐增加,说明其蛋白骨架摆动剧烈程度加强,结构逐渐变的不稳定;而突变体N35D在模拟实验过程中RMSD数值一直处于1～1.5之间,说明其具有更好的稳定性。（3）成功构建ArAsd-N35D与EcAspA双酶偶联重组菌。采用单质粒双启动子的方式将ArAsd-N35D与EcAspA在E.coli BL21（DE3）进行共表达。实验结果显示重组菌BL21（DE3）/pRSFDuet-1-EcAspA-ArAsd-N35D在pH为6.0条件下具有最高的底物催化转化效率。该重组菌的全细胞催化能力检测结果显示,调节菌体OD600=20,在pH=6.0、37oC、200 r·min-1条件下,全细胞可催化底物富马酸(1 mol·L-1)生成L-丙氨酸达971.26mmol·L-1,转化率为97.3%。