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肽聚糖是组成微生物细胞壁的主要成分，它对细胞完整性，细胞形态及耐受渗透压有着重要的作用。肽聚糖代谢包括合成代谢和降解代谢，代谢过程需要一系列的酶共同完成，缺一不可。在致病性大肠杆菌O157中，有40％-50%的肽聚糖水解产物会被重新利用合成肽聚糖。肽聚糖酰胺酶 MpaA作用于胞壁质三肽（Mtp）L-Ala-γ-D-Glu-meso-DAP，负责切割γ-D-Glu与meso-DAP之间的酰胺键。若MpaA活性降低或丧失，则会影响Mtp降解，最终导致肽聚糖合成受到抑制进而影响菌体正常生长。细菌内 D-型氨基酸含量很低，且通常由相应的L-型氨基酸通过消旋酶作用生成，谷氨酸/天冬氨酸消旋酶 AspR负责将 L-Glu或L-Asp通过消旋作用生成相应的D-Glu或D-Asp。D-Glu是肽聚糖组成不可或缺的成分。如果 D-Glu合成受阻，会使肽聚糖合成受到阻滞，影响肽聚糖的完整性及自身正常生长，严重时会导致菌体死亡。 本论文致力于解析肽聚糖酰胺酶MpaA与谷氨酸/天冬氨酸消旋酶AspR的三维结构，阐明结构与功能的关系。通过克隆基因和构建表达载体、纯化重组蛋白并结晶、收集高分辨率晶体衍射数据、解析蛋白三维结构系等一系列工作阐明MpaA和AspR结构与功能的关系。MpaA和AspR均是潜在的小分子药物作用靶点，本论文的研究结果将为新型小分子药物的研发提供结构学数据。 MpaA晶体结构分辨率2.6。每个不对称单元含有两个蛋白单体分子，每个单体分子含有一个Zn2+。MpaA蛋白单体分子由7个α-螺旋和10个β-折叠组成，呈现金属羧肽酶典型的α/β构象。在氨基酸序列保守性分析基础上，通过比较MpaA、Vh-MpaA和CPA1活性中心，发现：活性中心高度保守，催化氨基酸和Zn2+离子配位氨基酸完全保守，这意味着MpaA的催化反应机制与金属羧肽酶超家族蛋白相同。在 MpaA中含有两个重要的loop结构：Tyr133-Asp143 loop和Val204-Thr211 loop。其中，Tyr133-Asp143 loop柔性强，发挥活性腔盖子作用，负责调节底物Mtp进入与结合；Val204-Thr211 loop结构有序，影响底物结合的特异性。 谷氨酸/天冬氨酸消旋酶AspR游离态晶体分辨率为1.6?，每个不对称单元含有一个蛋白分子， AspR单体蛋白分子含有两个结构域：N端结构域（N1-C101和 N216-C228）和 C端结构域（N102-C215）。每个结构域均为α/β折叠方式。底物结合态AspR-L-Asp复合物和产物结合态AspR-D-Asp复合物的晶体分辨率分别为1.76?和1.59?。将游离态AspR与底物结合态或产物结合态的AspR进行叠合发现：当产物或底物结合时，AspR不发生构象的开关变化。AspR活性中心有独特催化对Thr83-Cys197，此催化对不同于典型的Cys-Cys催化对。在底物结合态复合物中，底物L-Asp的α-碳原子直接朝向催化对中的Cys197，而在产物结合态复合物中，产物D-Asp的α-碳原子则朝向了催化对中的Thr83。在分析Cys197-巯基和Thr83-羟基活泼性的基础上，本论文首次从结构生物学角度阐明了AspR消旋反应单向性的催化机理。