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生命体的遗传信息几乎都包含在DNA中，而最终是DNA上所编码的蛋白质执行了几乎所有的生物学功能。所以对于蛋白质的研究是当前的一个热点。
Silent information regulator(SIR)基因家族是一组从古细菌到高等真核生物都非常保守的一类调控寿命的重要基因。该基因家族编码的蛋白质为烟酰胺腺苷双核酸依赖的去乙酰化酶，属于第三类组蛋白去乙酰化酶。在酵母、线虫和果蝇等低等生物研究发现，该基因家族不仅能从遗传角度影响寿命，还能从限制热量的代谢角度调节细胞寿命的关键基因。而在哺乳动物中关于SIR蛋白家族的研究才刚刚起步，因此对SIR蛋白家族的深入研究具有十分重要的意义。
对于SIR家族蛋白的体外研究首先建立在获得足够量的蛋白样品的基础上，而蛋白样品需要通过蛋白表达来获得。而现在对于SIR家族蛋白的表达通常会选择用昆虫细胞表达系统或者哺乳动物细胞表达系统来获得。而在大肠杆菌中对于SIR家族蛋白的表达相对尝试较少，因此条件的摸索不是很成熟。本文进行了一系列条件的表达尝试，寻找到了比较理想的表达参数。为今后在大肠杆菌中大规模的表达SIR家族蛋白打下了一定的基础。酵母sir2基因是一个长寿基因，它所编码的SIR2蛋白的空间结构已经测定。人类的SIR家族蛋白的结构仅有SIRT2和SIRT5是已知的，其它的5个蛋白结构都还未测定，并且对于这些蛋白空间构象的理论预测数据也不是非常丰富。
本论文第一章论述了当前人们所了解的蛋白质结构与功能，以及外源蛋白质在大肠杆菌中的表达研究。并对近年来SIR基因家族的研究进展进行了综述。第二章是利用蛋白质表达技术研究了酵母菌SIR2蛋白在大肠杆菌中的表达情况，并对SIR2蛋白在大肠杆菌中表达的诱导条件进行了优化，分别在不同温度条件和不同IPTG浓度条件下对蛋白质的诱导表达进行了研究。研究结果显示，低温(20℃)对蛋白质表达有较强的抑制作用，此时IPTG浓度对蛋白质表达的诱导作用影响很小，即增大浓度并不能增加蛋白质的表达量。在37℃情况下，蛋白质表达表现为最佳状态，此时只要较低浓度的IPTG就可以达到理想的表达状态。然而在30℃条件下，蛋白质的表达量与IPTG浓度有关，即浓度适当增大可增强SIR2蛋白的表达。论文第三章中结合了生物物理和生物信息学方法，对人类SIR家族中各蛋白与酵母SIR2蛋白的同源关系进行了研究，并对三级结构未知的SIRT1、SIRT3、SIRT4、SIRT6和SIRT7等蛋白质分别进行同源建模。结果表明，SIRT5与酵母SIR2的关系最远，其次是SIRT4。这一结果与以前对其它哺乳动物SIR家族的分类有一定差异，表明SIR家族蛋白之间的同源性在不同物种中可能有较大的差异。三级结构预测结果显示，人类SIR家族蛋白类似于一类具有柔韧性的蛋白质，它的生物活性(或功能)是通过改变相关氨基酸侧链的位置来调控的，其本质与分子的结合及稳定性有关。而loop区的不稳定性、N/C腔可能结合的分子、N端结构域和C端结构域及NAD+在蛋白质中的结合位点等，都有可能影响到SIR家族蛋白的氨基酸位置并调控蛋白的活性及功能。总之，本研究通过对SIR2蛋白表达的实验条件进行优化，以及对人类SIR家族蛋白三级结构的建模与分析，为进一步研究SIR家族蛋白的生物功能提供分子依据。
本论文具有以下创新：
(一)构建了酵母菌SIR2蛋白质的表达质粒，并且采用不同的温度梯度和诱导剂浓度梯度对SIR2蛋白质进行表达。寻找到了表达SIR2蛋白质的最佳温度范围。
(二)将MATLAB程序与SWISS MODE程序结合起来对人类SIR家族中三级结构未知的蛋白质进行建模及预测分析，并利用生物物理方法解决模板分子动力学结构中的局部势垒问题。