甾体是一类具有重要生理功能的化合物,甾体药物在临床上有着巨大的应用价值。甲基转移酶是一类广泛分布于生物体中的转移酶,O-甲基转移酶是甲基转移酶家族中数量最多的一类,通过对生物体代谢产生的化合物分子中的氧原子进行甲基化修饰,O-甲基转移酶可以显著改善它们的生物学物理学活性和化学反应性。目前,关于O-甲基转移酶的发掘和应用主要集中在羟基O-甲基转移酶上,对于羧羟基O-甲基转移酶的研究相对较少。在第一部分研究中,通过序列比对,基因克隆,蛋白质表达和活性测定从新金色分支杆菌（Mycobacterium neoaurum）和耻垢分支杆菌（M.smegmatis）中分边获得了能够催化甾体4-BNC侧链羧羟基甲基化的蛋白（Mn MT9和Ms MT17）,随后本研究对这两个蛋白的底物宽泛性进行了探索,结果表明它们对一系列的小分子芳香羧酸化合物都具有催化活性。进一步的,通过序列比对本研究找到了蛋白质结构数据库中具有相似序列的蛋白（ML2640c）,活性测定显示该蛋白同样具有的羧羟基甲基化活性,通过分子对接,本研究建立了ML2640c和底物的相互作用模型。蛋白突变实验证实了该模型的可靠性。这项研究揭示了分枝杆菌中甾醇代谢途径中的一条可能的通路,为甾体化合物的结构修饰提供了新的工具,同时为羧羟基甲基转移酶家族增添了新成员,也为该类甲基转移酶的改造提供了有益借鉴。托品烷类生物碱具有镇痛,麻醉等生物学活性,是一类重要的临床药物。目前托品烷类生物碱的获得依赖于植物提取,化学合成和微生物合成都取得一定的进展,但也受到了诸多限制。托品烷是托品烷类生物碱的核心骨架,physoperuvine是一种简单的托品烷生物碱,结构上仅比托品烷多了一个羟基,从physoperuvine出发有望合成更多的托品烷衍生物。目前physoperuvine的人工合成都是通过化学方法。亚胺还原酶是一类主要依赖于NAD（P）H的氧化还原酶,近十年来在手性胺的合成中展现出了极强的潜力,多个亚胺还原酶库相继得到了建立。在第二部分研究中,从本实验室的亚胺还原酶库中筛选到了5个具有催化环庚二酮产生physoperuvine的亚胺还原酶,个别酶表现出了良好的立体选择性。通过优化甲胺当量比,这些酶表现出了很高的转化效率。此外,本研究应用了最近报道的新型亚胺还原酶（还原胺化酶Asp Red Am和Ad Red Am）。Asp Red Am表现出了极高的催化活性和立体选择性。最后,本研究对亚胺还原酶的关键位点进行了突变,使其立体选择性得到了进一步提升。这项研究为physoperuvine的合成提供了一条简单的路线,为托品烷生物碱的合成提供了一条新的思路,同时对亚胺还原酶的应用和改造具有重要参考价值。