Baeyer-Villiger氧化反应是有机合成的重要基石，它能催化功能基转化，活化C-C键进行环扩张从而合成一系列有价值的酯和内酯化合物。Baeyer-Villiger单加氧酶(Baeyer-Villiger Monooxygenase，BVMO)作为一种生物催化剂，以其出色的立体选择性成为催化合成手性酯和内酯类化合物的最优选择。越来越多BVMO基因序列的鉴定和晶体结构的解析逐步深化了人们对这一类重要生物催化剂的认识。通过对BVMO蛋白序列比较以及晶体结构分析，推测连接BVMO两个结构域(NADPH和FAD结构域)的两段铰链区（hingeⅠ和hingeⅢ）在酶对底物识别和催化氧化过程中扮演着重要的角色。通过同源片段替换、丙氨酸扫描突变和关键氨基酸残基的饱和突变获得一系列突变体，详细分析了突变对酶催化活性、底物特异性、立体选择性、热稳定性以及蛋白质可溶性表达等多方面地影响，发现酶催化BV氧化过程中决定催化活性和立体选择性的关键位点，以及逆转酶从BV氧化完全过渡为类羟基化反应的关键氨基酸残基，阐明一种新的C-H键活化机制。　　本研究主要内容包括：⑴对于保守性高的hingeⅡ的功能探究。HingeⅡ在整个BVMO家族中非常保守，分子对接表明hingeⅡ直接参与底物结合。以稳定性高的苯丙酮单加氧酶PAMO为模型的研究中发现，G388位点的突变直接导致酶完全丧失BV氧化活性，但获得一种类羟基化反应的催化活性。这种催化功能的转换（从碳碳键活化转变为碳氢键活化）仅须一个氨基酸残基的改变。饱和突变表明388位点是否是甘氨酸残基是这种催化功能转换的决定性因素。通过同位素标记实验揭示了这种C-H键活化是遵循一种新的反应机制，包括分子内烯醇互变、酶催化的环氧化反应，以及环氧化产物自发脱水等一系列反应步骤。对BVMO家族中其它酶环己酮单加氧酶CHMO，环戊酮单加氧酶CPMO进行的研究中发现同样的规律，表明这一重要发现的普遍意义。⑵对于保守性低的hingeⅠ的功能探究。HingeⅠ在整个BVMO家族中保守性非常低，晶体学研究表明该结构柔性很大，存在较大幅度的运动。以CHMO为模型的研究中发现，不同来源hingeⅠ的替换直接导致酶基本丧失催化活性，证明其完整结构的重要性。丙氨酸扫描突变鉴定了影响其活性和立体选择性的重要位点L144、K153等。进一步对PAMO的HingeⅠ结构研究中，得到了与CHMO的研究结果想对应的结论。这表明了这些关键位点在BVMO中的关键地位可能有着较为普遍的意义。将这些关键位点回归到BVMO晶体结构中进行分析，更详尽地阐述这一类酶的结构和功能的内在联系。这一发现增进了我们对Baeyer-Villiger单加氧酶的构效关系的认识，同时为将来的定向进化改造研究提供了宝贵的借鉴。