近年来,由于气候变暖及水体富营养化,蓝藻水华大肆爆发,不仅对生态环境造成了恶劣的影响,同时蓝藻死亡后其有毒次级代谢产物如微囊藻毒素（Microcystins,MCs）释放到水体中,最终威胁人类生命健康安全。藻毒素降解酶中的MlrC在MCs的中间降解环节起着双重的降解功能,基于此本研究对藻毒素降解酶MlrC进行了表达优化,最终得到高纯度高表达量的可溶性目的蛋白,同时进行了 MlrC的晶体学研究,包括结晶蛋白的优化、晶体优化等,最终收取了 2.6 A的晶体数据,为后续降解机理的研究奠定基础。具体的研究内容包括以下几个方面:1、MlrC可溶性原核表达体系的优化通过表达载体优化、表达感受态优化、诱导温度和诱导剂浓度的优化,结果表明将mlrC全长基因构建到表达载体pET15d/pET21b上并转入BL21（DE3）表达感受态细胞、诱导剂浓度为200 μM、诱导温度为16℃时表达效果最佳,并通过亲和层析、离子交换层析和凝胶色谱层析等方法进行蛋白纯化,运用Western Blot方法进行蛋白检测,使用高效液相色谱仪检测其生物活性,实验结果表明经亲和层析纯化后,蛋白纯度可达到99.9%,总产量为5 mg/L LB培养基,经测算MlrC蛋白总活力可达到3263 U,且经凝胶过滤色谱蛋白纯化表明该蛋白性质均一,因此通过本研究首次得到了高纯度、高表达量、性质均一且具有生物活性的可溶性MlrC蛋白。2、MlrC的生物信息学分析对MlrC进行生物信息学分析及结构预测分析,包括基本理化信息分析、氨基酸组成分析、二级和三级结构预测等,为后续用于结晶的蛋白优化提供依据。分析结果发现MlrC由两个结构域组成,分别为金属肽酶家族M1和MlrC的C端结构域（行使生物功能区域）,中部由一段无规卷曲相连构成MlrC二级结构,同时结构N端、C端存在不稳定区域及内部存在6个半胱氨酸,基于此进行后续蛋白的优化摸索。3、用于结晶的MlrC蛋白优化为了让蛋白性质更加稳定,我们基于生物信息学分析及结构预测分析,对用于结晶的MlrC蛋白从以下三个方面进行优化:首先MlrC蛋白共有507个氨基酸,首先在全长基础上进行融合标签的优化,包括MlrC不带His标签及分别带N端和C端His标签时结晶蛋白的优化;第二方面对N端、C端及中部区域进行截短实验,发现对N端和中部区域进行截短蛋白均无表达,说明该区域对蛋白的正确折叠起着重要作用;对C端区域进行截短设计,最终得到可用于后续结晶的截短体蛋白MlrC（M1-Q488）;第三方面由于MlrC蛋白内部存在6个半胱氨酸,因此尝试了半胱氨酸突变的筛选,包括单个突变及组合突变的尝试,通过构建突变表达载体并进行蛋白的表达优化,最终得到可用于后续结晶的C358S、C425S、C442S三个MlrC突变体。第四方面由于MlrC存在两个结构域,尝试将其以共表达的方式进行结晶蛋白的优化。4、MlrC结晶筛选与优化基于前期结晶蛋白的优化,对MlrC进行结晶筛选与晶体优化,包括沉淀剂优化、缓冲液的优化、盐离子浓度与种类优化及添加剂筛选等,最终发现MlrC（M1-Q488）截短体蛋白在 0.1 MBTP（pH8.4）,4.5%w/v PEG 20000,0.1 MNaCl,0.1 M CaCl2,0.03M EDTA条件下观察到可用于衍射检测的棒状晶体;基于原始晶体无衍射的情况下,对其进行一系列晶体衍射优化,如尝试一系列晶体后处理方法、晶体生长温度的改变和防冻保护液的筛选等,最终发现防冻保护液对晶体衍射的提高起着至关重要的作用,2-甲基-2,4-戊二醇这种防冻液能够使晶体衍射提高到3A左右,最终在上海光源成功收取2.6 A的晶体数据。