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CgNal是来源于谷氨酸棒状杆菌的一种新颖的N-乙酰神经氨酸醛缩酶。它属于Ⅰ类醛缩酶超家族，能可逆地催化丙酮酸和N-乙酰甘露糖胺(N-acetyl-D-mannosamine)合成唾液酸。酶学性质研究表明，它是目前已知的唾液酸合成能力最强的醛缩酶，并且与已有的N-乙酰神经氨酸醛缩酶蛋白序列同源性都很低。 我们首先通过多步柱层析制备了高纯度的CgNal蛋白，利用座滴式气相扩散法培养得到高衍射质量的母体蛋白单晶和硒代蛋白单晶，在日本同步辐射光源收集到1.6(A)的衍射数据。利用多波长反常散射法(MAD)解决了晶体结构解析中的相角问题;此外，还通过浸泡法制备了分辨率为2.3(A)的CgNal与水解产物丙酮酸和N-乙酰甘露糖胺的复合物晶体，并解析得到其三维结构。 CgNal整体结构与同家族其他Nals相似，均以四聚体的形式存在，亚基为α/β折叠，由8个交替的α-螺旋和β-片层组成，每个C末端有3个附加的α-螺旋，排列成盘形壳状结构。然而，活性口袋比对表明CgNal拥有不同的底物识别残基，包括与Neu5Ac的4C形成氢键作用的Ser168、与8C/9C形成氢键作用的Glu198以及伸入到活性口袋的来自于另外一个亚基的Arg113。根据结构信息和序列比对设计一系列突变体，测活结果显示:突变体S168T和RII3K使酶的Neu5Ac合成活性下降了80％，而水解活性影响不大，仅下降了40％。QM/MM计算结果显示，CgNal在可逆反应中，合成方向的过渡态能垒比水解方向低;而突变体S168T、RII3K则在水解方向上的过渡态能垒更低。这与生化数据高度吻合。由此解释了CgNal因为S168和RI13的存在而获得了更强的Neu5Ac合成能力。