L-叔亮氨酸在不对称合成、手性助剂和配体的合成中具有广泛的应用,此外,L-叔亮氨酸也可作为药物中间体,例如,抗艾滋病药物阿扎那韦,在医药上也具有广泛应用。化学合成L-叔亮氨酸具有光学纯度低,产量低,繁琐的合成步骤等缺点。随着合成生物学、基因工程、分子生物学等发展,生物法催化合成L-叔亮氨酸被广泛研究。采用亮氨酸脱氢酶催化三甲基丙酮酸合成L-叔亮氨酸的方式,具有很好的工业前景。但是该反应的发生要添加一定量的辅酶NADH,而辅酶NADH价格昂贵,大量的添加辅酶NADH不利于节约生产成本,所以常常采用亮氨酸脱氢酶与甲酸脱氢酶偶联的方法,为反应提供NADH。光催化再生NADH是一种新型的NADH再生系统,同时,由于光催化具有清洁、便宜等优点,近年来也逐渐发展起来。本文表达纯化出6种不同来源的亮氨酸脱氢酶和4种不同来源的甲酸脱氢酶,并分别以三甲基丙酮酸和甲酸铵为底物,测定其比酶活,筛选出活力最高的酶,分别为来源于Alteromonas mediterranea的亮氨酸脱氢酶（Am LeuDH,比酶活7.6 U/mg）和来源于Ogataeapara polymorpha的甲酸脱氢酶（Op-FDH,比酶活11.54 U/mg）。并且对这两种酶在不同温度、pH和金属离子条件下的催化活性进行了研究,优化出酶的最佳催化条件。同时,我们构建了双酶胞外偶联体系,并且对双酶体系的底物浓度比、NAD+添加量、两个酶活的配比进行优化。得到的最佳反应体系为:三甲基丙酮酸与甲酸铵浓度比为1:2,NAD+的添加量为1mM,Am LeuDH与Op-FDH的酶活比为1:2。在该最佳反应条件下,底物转化率能够达到95%。本文初步构建了光再生NADH偶联亮氨酸脱氢酶催化体系。该体系以C₃N₄作为NADH再生的光催化剂,研究了不同条件下的NADH再生效率。并进一步将其与亮氨酸脱氢酶耦合,探索了不同光照距离、酶添加量、[Cp*Rh（bpy）（H₂O）]²⁺量和NAD+量等条件对酶催化活性的影响,底物的最大转化率为35%。