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摘要铜元素是植物完成生命周期的必需微量元素。在细胞内铜元素主要作用是作为电子载体和酶的激活剂。同时铜离子是一种重金属元素，过量时，会对植物产生毒害作用。在长期的进化过程中，生物进化出一套严格调控体内铜离子平衡的机制，金属分子伴侣是该机制的重要组分。CopM是集胞藻内最新鉴定出的金属分子伴侣。CopM由两个未知功能的结构域(DUF305)组成，具有典型的helix-bundle结构特征。CopM与铜离子结合以及参与抵御铜离子胁迫的机制还不清楚，因此从结构生物学的角度研究CopM的功能十分必要。<br>　　本课题通过大肠杆菌外源表达系统表达纯化了大量均一的CopM蛋白，通过筛选商业结晶试剂盒，获得了apo-CopM的晶体。通过共结晶和浸泡的方法获得了CopM-Cu+、CopM-Cu2+和CopM-Ag+的晶体。在同步辐射光源收集了CopM和CopM结合金属离子的衍射数据，并解析了晶体结构。通过微量热泳动技术和等温滴定量热法测定了cu+、Cu2+和Ag+的结合常数，同时通过电感耦合等离子体发射光谱仪测定了CopM和金属离子的结合特性。<br>　　本课题获得了apo-CopM的1.7(A。)的晶体结构，CopM由两个DUF305结构域组成，两个结构域由一段约30个氨基酸的linker区域连接。在CopM-Cu+、CopM-Cu2+和CopM-Ag+的晶体结构中观察到相应的金属离子，分辨率分别为2.5、2.0和1.45(A。)。CopM和Cu+、Ag+的结合方式相同，DUF305结构域通过MxxHH基序结合一个离子，每个离子通过两个His配位结合。CopM通过His56、His148和Asp59三个氨基酸配位结合Cu2+，每一个CopM只结合一个Cu2+。通过B因子图可以看到CopM的linker区域活动性较强，此外α1螺旋也具有较高的活动性。通过比较apo-CopM、CopM-Cu+和CopM-Ag+的离子结合位点，三个结构的主要区别是His56和His148发生了摆动。因此，α1螺旋和α3螺旋上的His56和His148可能组成了金属离子进入CopM分子内部的门控开关。通过微量热泳动技术测定CopM与Cu+、cu2+和Ag+有较强的结合能力，结合常数分别为3.85，0.93和1.68μM。<br>　　通过和其他物种具有DUF305结构域的蛋白进行序列比对，发现DUF305结构域保守，由两个α螺旋组成，每个DUF305都含有一个保守的MxxHH基序。因此可以确定DUF305结构域的功能是结合金属离子。CopM是金属分子伴侣，不仅结合铜离子，而且还能结合银离子。CopM能否通过集胞藻CopBAC铜离子外排系统参与铜离子和银离子胁迫，这些需要进一步研究。<br>　　抗坏血酸（AsA;维生素C）是一种抗氧化剂和酶的辅因子，在植物的生长发育中起关键作用。GDP-甘露糖焦磷酸化酶VTC1是植物合成AsA的关键酶，它催化的步骤是AsA合成途径的限速步骤。同时VTC1也是AsA合成的关键调控靶点。因此本课题选择VTC1作为研究对象，从结构生物学的角度研究其功能机制。本课题通过大肠杆菌体外表达系统表达纯化了活性VTC1蛋白，获得了apo-VTC1的晶体，通过共结晶获得了VTCl和底物GTP和磷酸甘露糖的晶体。在同步辐射中心分别收集了3.3和1.7(A。)的数据，目前正在解决相位问题。同时对VTC1的酶学特性做了初步研究，建立了VTC1的酶活性测定体系，初步测定VTC1的反应进程曲线。<br>　　拟南芥己糖激酶HXK1可以感知糖信号，与VHA-B1和RPT5B相互作用，调节下游基因表达。本课题通过共表达和pull-down实验研究HXK1与VHA-B1和RPT5B相互作用特性。实验结果表明在体外HXK1能够与VHA-B1和RPT5B相互作用，但是作用较弱，不能在体外获得稳定的蛋白复合物。因此蛋白复合物的获得和结晶需要进一步研究。<br>　　原叶绿素酸酯还原酶POR是植物叶绿素合成途径中的限速酶，活性受光调控，但是其作用机制还不清楚。本课题选择了集胞藻和拟南芥中的POR作为研究对象，在表达纯化方面做了系统研究，同时进行结晶条件的初步筛选。目前我们确定了POR的表达纯化条件，获得了重组蛋白，发现蛋白发生降解，通过质谱技术确认了POR的发生降解的位置。通过定点突变和纯化条件的改变表明，PORB是以二体的状态存在，C端对二聚化有重要作用。日前还没有获得结晶条件，需要进一步研究。