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嗜热真菌是一小类真菌,它们的最高生长温度可高达55-60℃。嗜热真菌也是重要的耐热酶的来源。由于来源于嗜热真菌的酶具有最适温度高、稳定性好的优点,因此被广泛的研究。本论文研究了米黑根毛霉(R. miehei)β-1,3-葡聚糖酶和β-甘露糖苷酶的克隆、表达、酶学性质、晶体结构和催化机理。为了进一步开发米黑根毛霉资源,对米黑根毛霉的基因组与转录组进行了研究。本论文的主要结果如下：(1)从米黑根毛霉中克隆表达了一种新的β-1,3-葡聚糖酶((RmLam81A)。该酶可以水解β-1,3-葡聚糖,如昆布多糖、可德兰多糖和酵母葡聚糖。解析了它的两种蛋白结构(Form Ⅰ-native和Form Ⅱ-Se)以及一种酶-昆布五糖复合物(RmLam81A/D475A-G5)的结构,分辨率分别为2.3、2.0和2.7A。RmLam81A由三个结构域构成,包括一个β-sandwich结构域,一个(α/α)6结构域和两者之间的一个小的结构域,与已知的β-1,3-葡聚糖酶结构明显不同。根据复合物的结构推测,Asp475和Glu557分别作为广义酸和广义碱起到催化的作用。酶-底物复合物还揭示,每个(RmLam81A结合三条昆布寡糖糖链,糖链的排列与天然葡聚糖的三股螺旋结构一致,据此推测该酶可以直接结合三螺旋p-葡聚糖。(2)从米黑根毛霉中克隆表达了一种GH5家族β-甘露糖苷酶((RmMan5B)。RmMan5B对甘露寡糖具有高的催化能力,高于人工底物pNPM,另外,它还表现出强的转糖苷能力,可以把甘露糖残基转移到果糖或甘露寡糖上。为了深入研究该酶的底物特异性和转糖苷活性,解析了RmMan5B以及它的一种突变蛋白(E202A)与甘露二糖、甘露三糖和甘露果糖复合物的结构,分辩分别为1.3、2.6、2.0和2.4A。和以往的报道一致,RmMan5B呈一种典型的(β/α)8-桶结构。与GH5家族β-甘露聚糖酶相比,一些更长的loops修饰催化位点,使RmMan5B成为外切酶。其中loop354-392,构成-1位结合位点一侧的空间位阻,参与β-甘露糖苷酶的催化口袋的构成。通过比较可以还确定Trp119、Asn260和Glu380,是与β-甘露糖苷酶外切活性相关的重要氨基酸。另外,酶-甘露果糖复合物结构的解析,可以解释RmMan5B可以利用果糖作为转糖昔受体的机理。(3)研究了米黑根毛霉CAU432的基因组和转录组。组装完成的基因组共有27.6-million-base (Mb),预测含有10,345个蛋白质编码基因。全基因组和编码基因中的G+C含量分别只有43.8%和47.4%,小于50%,虽然该菌是一种嗜热真菌。进化树显示米黑根毛霉与布拉克须霉进化关系最近,而不是毛霉或根霉。米黑根毛霉基因组中具有大量的蛋白酶编码基因。转录组表明,不少淀粉酶、葡聚糖酶、蛋白酶和脂肪酶基因具有高的转录水平。米黑根毛霉基因组的研究为嗜热真菌的嗜热机制的进一步研究、嗜热酶资源的开发利用及工业化生产提供依据。