细胞色素P450 BM-3(CYP102)是一种具有脂肪酸羟基化活性的P450单加氧酶。野生型P450 BM-3酶能催化长链饱和脂肪酸ω-1、ω-2、ω-3位的羟基化和不饱和脂肪酸的双键环氧化反应。经过蛋白质工程改造，其催化底物范围拓展至中链脂肪酸、烷烃、环烷烃、杂烷烃、多环芳烃等，其中借助理性设计得到的P450BM-3(A74G/F87V/L188Q)突变酶能催化吲哚羟基化反应。为了进一步探索该酶新的催化能力，论文以P450 BM-3(A74G/F87V/L188Q/E435T)为亲本，通过饱和突变及易错PCR技术构建突变文库，筛选得到了催化产物组成不同于父本的突变酶，并对突变酶的催化性质进行了较为系统的研究。 首先，基于已有P450 BM-3结构与功能关系的研究结果，选择突变酶P450BM-3(A74G/F87V/L188Q/E435T)的D168位点进行饱和突变。优化了饱和突变反应条件，并构建得到由E. coli BL21收集的D168饱和突变文库。 其次，通过易错PCR技术对细胞色素P450 BM-3的单加氧酶域进行了随机突变。选择了6个不同的Mn<2+>浓度进行PCR反应，以含有葡萄糖脱氢酶(GDH)基因和P450 BM-3酶基因的pET28a(+)-P450 BM3-gdh0310质粒为载体，得到了共表达P450 BM-3和葡萄糖脱氢酶的突变文库。 利用96微孔板对突变文库进行筛选并得到了两个催化性质不同于亲本的突变酶D168R与D168W。其中，突变酶D168W催化吲哚羟基化反应所得产物组分发生了较大改变。经鉴定，突变酶D168W的催化主产物为靛玉红，比例达90％。 第三，对分离纯化所得突变酶D168R与D168W进行了酶学性质研究。其中在以10-对硝基苯氧基癸酸(10-pNCA)为底物的催化反应研究中发现，突变D168W削弱了酶对该类底物的羟基化能力。在突变酶催化吲哚羟基化反应动力学参数的测定过程中，对实验方法进行了改进，利用Ultrospec3300 pro分光光度计全波长扫描功能，实现了对反应过程的全波长动态实时监测，从而直观地反映出辅酶NADPH消耗与产物形成之间的联系。通过该法可以帮助实验者在进行酶催化反应动力学参数的同时完成有关电子耦合系数的测定，提高了实验效率。 综合分析实验结果，D168R的位点突变不仅提高了酶对底物吲哚的亲和力和催化效率，还可有效增强其催化吲哚羟基化反应的电子耦合效率；突变酶D168R在催化吲哚羟基化反应过程中能够得到以靛玉红为主的催化产物，但反应电子耦合效率有明显下降。试验结果进一步证明了D168氨基酸位点上的残基替换可对P450 BM-3的功能产生较为显著的影响。