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红曲霉菌是一种小型的丝状腐生真菌,其代谢产物红曲色素、洛伐他汀等在食品及医药领域有着广泛的应用。谷胱甘肽S-转移酶（GST;EC2.2.1.18）是一类保守的具有多种功能的超基因家族酶系,广泛参与到生物体的多种生理代谢过程。本研究以红曲霉菌GST基因家族为对象,进行了生物信息学分析、基因克隆、酶学特性及表达模式等研究,主要研究结果如下:1.在Monascus purpureus基因组中一共鉴定得到了17个GST基因,通过保守结构域分析具有典型的GST蛋白结构域,分属于Ure2p、e EF1Bγ、GTT1、Omega等不同的亚家族。以红曲霉菌菌株M.purpureus h2019为实验菌株成功克隆了17个GST成员,并对其进行了生物信息学分析,包括理化性质（分子量、等电点、疏水性等）分析,染色体定位,进化分析,序列分析（序列比对、基因结构、保守基序等）,蛋白结构预测,以及启动子顺式元件和蛋白互作预测。结果表明:红曲霉菌的GST基因家族的不同成员在理化性质上存在差异。多数成员的分子量在25k Da左右,有52.3%的成员不稳定系数小于40,47.1%的成员等电点大于7属于碱性蛋白;同属e EF1Bγ和Ure2p类的成员序列相似度较高,表现出相似的基因结构和Motif结构。同源基因对的Ka/Ks小于1,在进化过程中可能经历了很强的负选择;序列比对分析发现不同GST成员的序列差异大,但通过同源模建方法获得的10个GST蛋白却具有相似的三维拓扑结构,均为同源二聚体;顺式元件及蛋白互作预测表明红曲霉菌GST基因可能参与到多种非生物胁迫响应过程,与红曲霉菌的生长发育及生理代谢过程有密切关联。2.利用q RT-PCR技术分析红曲霉菌GST基因的表达模式,研究结果表明:红曲霉菌GST的表达在不同生长时期呈现显著差异,Mp GST7在红曲霉菌生长的第五天开始表达。Mp GST1是组成性表达基因,第二天表达量最高,可达到内参基因的21.56倍。相关性分析发现Mp GST3、Mp GST14、Mp GST17等七个成员相关性较高,可能在红曲霉菌的不同生长时期发挥相似的作用。此外,红曲霉菌代谢产物红曲色素、洛伐他汀及桔霉素的关键基因的表达也与红曲霉菌GST的表达呈现出不同程度的相关性,表明红曲霉菌GST可能参与到重要代谢产物的合成与代谢过程;在0.5 m M双氧水胁迫下有15个成员的表达上调,表明红曲霉菌GST参与到氧化应激,且Mp GST3、Mp GST8和Mp GST17三个成员可能是红曲霉菌应对高浓度氧自由基胁迫的重要策略之一;HED诱导下所有成员表达下调,其他底物诱导时均有部分红曲霉菌GST成员上调。其中经典底物CDNB诱导时有7个基因显著上调,最值得注意的是Mp GST1,表达量可上调50倍以上。Ure2p类的三个基因正相关性较高,初步预测其具有类似的底物谱;不同金属离子胁迫下所有成员呈现不同程度的响应,在2m M的Zn2+处理下表达上调的成员最多,在Fe3+、Ba2+胁迫下多数成员下调;红曲霉菌GST对温度响应也具有差异,6个成员在应对低温胁迫时有显著上调,且Mp GST17、Mp GST11在低温和高温胁迫下均有高表达。3.以同源模建的红曲霉菌GST蛋白为受体,CDNB、NBC等亲电子底物作为配体进行分子对接发现不同成员对不同底物的结合能及相互作用力均有差异,所有成员对第一底物GSH的结合能均高于第二底物表明其对GSH的亲和力较低。第二底物HED结合能最高,表明红曲霉菌GST对HED的亲和力较低。红曲霉菌GST蛋白对其余第二底物的结合能均较低,但部分结合口袋并未落在红曲霉菌GST的C-端结构域上,可能会导致其不能有效的催化GSH与其进行亲核反应;通过构建原核表达载体获得了8个可溶性的重组红曲霉菌GST蛋白,酶学活性检测发现仅有重组Mp GST1蛋白表现出以CDNB为底物的GST酶活性,而对其他底物并未检测出活性;以纯化的重组Mp GST1蛋白进行酶学性质研究发现对GSH和CDNB的Km值分别为0.78 m M和0.41m M,这表明Mp GST1对CDNB的亲和力相对GSH的亲和力高。Mp GST1的最适温度为20℃,最适p H为8,在40℃和p H 9.0下孵育5h残余酶活力仍可分别达到75.6%和70.3%。Zn2+、Cu2+、Ni2+、Mn2+对Mp GST1的酶活力有抑制作用,而K+、Ca2+对其酶活力有促进作用,EDTA在10m M时对Mp GST1的抑制达到37.4%,SDS则使之完全失活;为进一步探究Mp GST1的催化类型,通过定点突变发现R135A突变体蛋白完全失活,N17A和V56A突变体的酶活力均下降至40%左右,表明Mp GST1是一种以Asn17,Val 56,Arg 135为催化活性位点的非典型催化类型的GST。综上所述,本研究从红曲霉菌基因组中挖掘到17个GST基因,并对其进行了生物信息学分析。基因表达模式及酶学性质研究表明GST基因功能发生分化,结合相关性结果表明红曲霉菌GST基因在红曲霉菌的生长发育及代谢过程中发挥了重要的作用。