右旋糖酐是若干葡萄糖由α（1,6）键连接构成的葡聚糖,低分子量右旋糖酐广泛应用于食品与医药领域,根据其分子量的不同划分其具体功能。低分子量右旋糖酐的合成和分离具有化学合成难度高、环境不友好、昂贵且耗时的缺点。当前关于一步酶法合成分子量均一的低分子量右旋糖酐的研究较少,其催化机制也需进一步研究。在本文中,我们在获得来源于Leuconostoc mesenteroides 0326右旋糖酐蔗糖酶dexYG的基础上,根据其结构及催化特性进行融合改造,通过与右旋糖酐酶融合获取能一步酶法定向催化合成低分子量右旋糖酐的融合酶,并阐明其催化机理;同时进行结构域融合,获取热稳定性更高的变体酶。主要研究结果包括:（1）级联融合酶的构建及表达。基于右旋糖酐蔗糖酶与右旋糖酐酶的级联催化关系和分子结构,构建出由蔗糖一步合成低分子量右旋糖酐的双功能融合酶（YnrlD,rl为刚性连接肽,n=0、1、2、3、5、8）。通过改变两酶之间连接肽的长度构建融合酶库。本文涉及到的重组融合质粒均通过无缝克隆技术构建,表达后通过分子筛的方法得到纯化酶,经高效液相色谱对纯化酶进行纯度和分子量（265k Da）检测,并对这些纯化后的融合酶进行酶学性质研究。结果表明,右旋糖酐蔗糖酶结构域的融合修饰使酶的结构更加稳定,进而提高了酶的温度和pH稳定性。（2）融合酶合成分子量集中的右旋糖酐的机制研究。对构建并表达的级联融合酶进行一步酶法转化为低分子量的右旋糖酐的研究,并揭示相应的底物通道机制。不同长度的连接肽会改变融合酶内活性中心的距离,进而达到控制产物分子量均一的目的。通过产物行为分析和中间体达到稳态所需的滞后时间证明融合酶的分子内通道,并研究该系列融合酶的底物通道适应性（产物分子量是否均一）。结果表明,融合酶中加入适当的连接肽可以产生分子量均一（重均分子量为13050±1341 Da）的右旋糖酐。其中YrlD融合酶具有较高的底物通道化程度,并且产物分布系数最小(DYrlD=1.36),底物通道的适应性最好。此外,结合YrlD的温度动力学,调整两种酶的催化效率,使其处于“匹配”状态,将目标产物的得率提高到62%。（3）低微分子量右旋糖酐的融合酶合成机制及生理活性研究。在融合酶库中筛选了可以一步酶法催化定向合成分子量均一的低微分子量的融合酶（YD）,并研究该融合酶的催化机制。研究结果表明温度可以作为融合酶两级催化效率的“拨动开关”,调节融合酶的催化产物;在催化温度为35℃、蔗糖浓度为500 m M以及终酶活为25 U/m L的催化条件下,该酶能有效利用100%的蔗糖并且将70%的葡萄糖基转化成分子量均一的低微分子量右旋糖酐。此产物经过纯化并表征:分子量集中在1000±162 Da,并且不含有α（1,3）糖苷键。并且具有明显优于其他低聚糖的益生功能和抗炎活性。（4）基于右旋糖酐蔗糖酶稳定性提高的融合改造。论文最后以提高酶的稳定性为目的,对右旋糖酐蔗糖酶结构域的融合改造。通过融合延伸C末端,构建了6个大小不同的结构域融合变体,获得了一种稳定性较高的新酶。实验结果表明:与原始酶相比,结构域融合变体的最适温度提高了10℃。其中变体dexYG-fdx（D-F）在35℃和45℃下的半衰期分别提高到280%和200%,且pH耐受范围更宽。通过结构模拟和分子对接表明结构域的融合在一定程度上降低了酶末端的自由度,进一步提高其稳定性。综上,本论文的研究结果为酶法定向制备低分子量右旋糖酐以及为获得稳定性高的右旋糖酐蔗糖酶提供了方案,具有一定的应用价值;同时在融合酶构建、催化机理阐明以及多糖聚合物的酶法可控合成方面具有重要的科学意义。