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羧酸酯酶（EC3.1.1.1）能够作用于羧酸酯类的酯键,催化其水解。它在水解反应中具有一定的活性与立体选择性,并能在有机溶剂中保持比较好的稳定性,所以常应用于食品、农业、医药等行业中来催化合成一系列重要的化合物。本文从一个鲜有被报道的来源于类红球菌Rhodobacter sphaeroides的羧酸酯酶基因Rsp2728出发,通过分子克隆以及定向进化的手段,对该酯酶的立体选择性和催化底物谱进行改造。利用易错PCR技术,对目的基因Rsp2728进行随机突变。通过建立灵敏有效的pH指示高通量筛选方法,并以单体扁桃酸甲酯为水解底物,对类红球细菌（Rsp）羧酸酯酶的突变文库进行了批量筛选。得到的突变体Rsp酯酶YH （Asn62Tyr, Leu145His）、CH （Asn62Cys, Leul45His）以及CVH （Asn62Cys, Met121Val和Leu145His）,其对映体选择性值相比较于野生型Rsp酯酶的3.13,上升到8.77、14和30.8,分别提高了2.8倍、4.5倍和9.8倍。对得到的三个对映体选择性有明显提高的突变体进行了催化底物谱的研究,发现相比较于上述实验获得的最优突变体Rsp酯酶CVH,突变体Rsp酯酶CH能够对大部分底物进行高选择性地水解。为了从分子水平上合理解释上述现象,与其他机构合作开展了该野生型酯酶的蛋白结晶实验,并获得了具有较高分辨率的x-衍射晶体结构。基于上述获得的蛋白晶体结构,并将分子对接以及分子动力学模拟相结合,对定向进化与催化底物谱的实验结果进行了研究。分析结果表明,突变体Rsp酯酶催化扁桃酸甲酯水解时手性选择性的提高,（1）并不是由位于活性中心的催化三联体氨基酸以及氧阴离子洞氨基酸引起的,它们都能与R或s构型底物形成起稳定作用的氢键；（2）也不是由突变位点氨基酸与底物单体的直接分子间作用力的增强而导致的；（3）而是由活性口袋中与底物距离10A以内的9个氨基酸与底物之间分子间相互作用力的增强而引起的,由野生型时的0.8kJ/mol上升到了突变体CVH的9.4kJ/mol。可见,突变位点氨基酸能够通过分子间作用力的传递机制,对立体选择性的提高做出贡献。对催化底物谱进行构象分析表明,突变体Rsp酯酶CH中突变位点氨基酸的引进,使得邻近底物的氨基酸之间的分子间相互作用增强,从而导致了活性口袋的变小,使得两个构象的单体之间竞争更加激烈,从而解释了它能够催化大部分底物具高选择性地水解,并实现催化底物谱的拓宽。最后,本文通过研究Rsp酯酶的转酯反应催化特性,得到了该酶在有机相中的最适反应条件以及不同于其在水解反应中的催化特性,并发现野生型Rsp酯酶在转酯反应中活性与对映体选择性都最高。由此发现,要得到在有机相中能起高效催化作用的酶,需要在定向进化策略中引进适当的筛选方法。