利用酶蛋白晶体结构信息进行理性设计，获得的突变株在耐热性及酶活性皆有大幅的提高，此方法可应用于其它工业酶的改造。

1,3-1,4-β-D-葡聚糖酶现已经广泛应用于工业过程中，例如在饲料添加领域中，可用来辅助非反刍动物消化植物纤维，从而提高营养物质的利用率，减少环境污染。具有良好热稳定性对工业酶来说非常重要，这不仅可以扩大酶在工业上的应用范围，而且可以从结构的角度来探索酶稳定性的机制。

中科院天津工业生物技术研究所郭瑞庭课题组新近发表的一篇文章，阐述了基于蛋白质结构研究来提高酶热稳定性及比活性的理性实验设计方案。为了改善琥珀酸丝状杆菌的1,3-1,4-β-D-葡聚糖酶的性质，研究人员共作了11处突变。另外，为了满足工业发酵生产的要求，首次尝试在酵母中表达粗酶。V18Y突变蛋白的粗酶值提高了2摄氏度，而W203Y突变蛋白粗酶的比活性提高了30%。

为了进一步评价结构与功能的关系，本实验在酵母和大肠杆菌中进行了一些突变体的表达和纯化。从中发现在大肠杆菌中表达纯化的W203Y的比活性比野生型蛋白高出63%。双突变V18Y/W203Y的耐热性和比活度的增量与单突变体相似。在大肠杆菌中表达纯化V18Y/W203Y的双突变蛋白表现出相似的热稳定性增量，并提高75%的比活性。目前，已经利用X光晶体学的方法解析出V18Y/W203Y的空结构和底物复合物结构，分析V18Y/W203Y的蛋白质结构有助于阐明突变是如何提高蛋白的稳定性及活性的。

该项研究成果为进一步改造并提高此葡聚糖酶活性奠定了坚实的基础。相关研究结果已被Applied Microbiology and Biotechnology接收，并已申请中国和美国等地的发明专利。该项目获得工业酶国家工程实验室及天津市专项(10ZCKFSY06000)的支持。

1,3-1,4-β-D-葡聚糖酶的晶体结构研究获进展