对海洋资源进行合理的开发和运用是人类生态文明建设和发展的重要组成部分,但海洋腐蚀也是必须面对和解决的一个重要问题。涂层防护法作为船舶防腐的有效办法已得到了广泛的认可和使用,而选择性能良好的涂料是实施该方法的关键。增稠剂作为一类重要的涂料添加剂,可使涂料获取出色的机械性能和良好的物理化学稳定性。褐藻胶因具有良好的凝胶性能和环保特点,在船舶涂料增稠剂方向存在广阔的发展空间。褐藻胶是由β-D-甘露糖醛酸(M)和α-L-古罗糖醛酸(G)组成的线型聚合物。由于两种残基在分子链中的分布不同,导致褐藻酸酸盐链中存在三种不同类型的片段结构:MM片段、MG片段和GG片段。不同的M/G比例和分布对凝胶的形成有直接的影响,其中GG-片段含量较高的褐藻胶形成的凝胶强度较好,但天然褐藻胶往往GG-片段含量较低,因此本文从生物学角度出发,试图利用甘露糖醛酸C-5差向异构酶将M转变为G,以此提高GG-片段的含量来使褐藻胶满足涂料增稠剂的需求。本论文以褐藻酸钠为唯一碳源,从海胆的肠胃中筛选到一株褐藻胶修饰酶活性较高的菌株。通过16S rDNA系统发育学对野生菌株进行分析,发现菌株C-H属于假单胞菌属。进一步通过生物信息学分析,从菌株Pseudomonas sp.C-H的基因组中获得了一个新的甘露糖醛酸C-5差向异构酶的基因(pmc5a),并将融合了 6×His-Tag的PmC5A(理论分子量为52.32 kDa)在大肠杆菌中进行异源表达。1H NMR法对产物鉴定,发现PmC5A同时具有甘露糖醛酸C-5差向异构酶和褐藻胶裂解酶的活性。其中褐藻胶裂解酶活性的存在,使褐藻胶长链被降解成聚合度较小的短链,影响了凝胶的形成,故而本论文通过对外部环境因素的探究以及分子改造技术,试图降低褐藻胶裂解酶活性带来的不利影响。研究表明,通过控制温度可以有效降低裂解酶活性的影响,因为在60℃条件下,差向异构酶的活性要远大于裂解酶的活性。通过对一系列关键位点进行突变,发现突变位点348S-N不仅使褐藻胶裂解酶的活性完全消失,而且在一定程度上提高了甘露糖醛酸C-5差向异构酶的活性,保证了产物的凝胶稳定性。该发现不仅为了解该酶的催化机制提供了思路,也为进一步利用该酶来提高褐藻胶在涂料增稠剂中的应用奠定了良好的基础。