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芳香羟胺是合成许多农药、医药、精细化合物等的重要有机中间体。不同于化学催化,生物酶催化法制备芳香羟胺反应条件温和、选择性高且环境友好。大肠杆菌硝基还原酶NfsA和NfsB依赖于烟酰型辅酶NAD(P)H,对芳香硝基化合物的硝基还原存在选择性,反应能得到羟胺终产物。研究其在可控合成芳香羟胺,尤其是硝基羟胺化合物的催化性质,可促进硝基还原酶在制备芳香羟胺中的应用。因此本论文展开以下工作：(1)利用大肠杆菌硝基还原酶NfsA,NfsB及NfsB突变体F123A的纯化酶,以1,2-DNB,1,3-DNB和1,4-DNB为还原底物,检测酶活力,并进行HPLC, MS分析以及动力学常数测定,发现NfsA和NfsB对三种底物均表现出催化活性,还原产物均为单羟胺产物；NfsB对1,2-DNB,1,3-DNB和1,4-DNB的Kcat/Km值分别为NfsA的13%,33%和50%；NfsB突变体F123A对二硝基苯化合物的催化效率明显提高,kcat/Km值为野生型NfsB的2-5倍,与野生型NfsA的催化活性相当。NfsA和NfsB均表现出对1,2-DNB的优先还原,对1,4-DNB的还原效率最差；分子对接分析推测1,2-DNB的硝基能更有效的定位于酶活性口袋以保证更好地结合。(2)为研究取代基-NH2,-COCl,-COOH,-CH3的性质对二硝基苯底物反应活性的影响,选择3,5-DNA,3,5-DNT,DNBC和DNBA为底物进行实验,发现NfsA和NfsB对DNBC和DNBA表现出较好的还原活性,是不含其他取代基的1,3-DNB kcat/Km值的3-17倍,对3,5-DNA和3,5-DNT的活性仅为1,3-DNB的63%-72%,说明苯环上取代基的性质会影响酶对底物的反应活性；NfsB突变体F123A对四种底物的kcat/Km值显著提高,是野生型NfsB的2-3.6。(3)基于结构的氨基酸序列比对,分析了与NfsA和NfsB辅酶偏好性相关的残基位点,设计NfsA突变体为R15E,D165R,K167E,Y199A,Y200A,R225H和R225Q, NfsB突变体为K14R,K14S,T41L, N71S,N71T,F123A,F124A比较酶以呋喃西林为模式底物,利用不同辅酶时的酶活力发现,NfsA突变体R15E,R225H和R225Q的辅酶偏好性进一步向NADPH转变,D165R和Y200A利用NADH为辅酶时的催化活性提高,辅酶偏好向NADH转变；NfsB突变体K14R,K14S,N71S,N71T利用两种辅酶时的活性明显降低,辅酶偏好性向NADH转变,表明上述残基可能参与辅酶的相互作用。