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巯基过氧化物酶(thiol peroxidase，Tpx)是一类广泛分布于各种细菌中的抗氧化酶，对细菌的有氧生长是必不可少的。研究表明，细菌Tpx可以催化脂类过氧化物的还原过程，防止细胞膜被活性氧所氧化，从而起到保护细胞的作用。Tpx属于过氧化还原蛋白(peroxiredoxin，Prx)家族中的非典型2-Cys Prx，利用两个活性的半胱氨酸残基来进行氧化还原反应。过氧化半胱氨酸(peroxidatiecysteine，CP)先进攻过氧化物底物形成次磺酸中间体，然后解离半胱氨酸(resolving cysteine，CR)分解次磺酸中间体，在CP和CR残基之间形成分子内二硫键。蛋白质结构数据库中目前已报导的有五个Tpx蛋白晶体结构，但其中没有一个Tpx蛋白同时具有还原态和氧化态的结构。因此，Tpx催化反应中的构象变化过程还不是很清楚，而构象变化对理解酶催化的分子机理是必需的。为进一步理解Tpx蛋白的分子催化机理，特别是与氧化还原反应偶联的构象转换过程，我们以枯草芽孢杆菌Tpx(BsTpx)为对象，从过氧化物酶活性、结构解析、蛋白质动力学以及蛋白.蛋白相互作用等多个方面对其进行了一系列的研究。
主要的结果概括如下：
一、通过序列比对，推测了BsTpx蛋白的CP残基(Cys60)和CR残基(Cys94)，并对BsTpx野生型蛋白、突变体蛋白C60S和C94S进行了体外的氧化还原酶活性测定，证实了BsTpx野生型蛋白的过氧化物酶活性，特别是Cys60和Cys94在催化过程中的关键性作用。
二、通过核磁共振实验，监测到了与氧化还原反应偶联的BsTpx野生型蛋白的可逆构象变化，用生化实验确认了BsTpx野生型蛋白的还原态和氧化态，以及氧化态中的分子内二硫键。
三、利用核磁共振技术解析了BsTpx野生型蛋白在还原态和氧化态下的溶液结构，这是野生型Tpx的第一对结构。BsTpx的溶液结构具有典型的Prx折叠方式，与其它物种的Tpx晶体结构具有很高的相似性。通过BsTpx还原态和氧化态的结构比较，明确了与氧化还原过程偶联的可逆构象变化主要为CP和CR区域的螺旋一无规卷曲之间的构象转变和螺旋α2的小角度偏移。BsTpx蛋白还原态和氧化态的溶液结构为研究Tpx的催化机理提供了分子水平的信息。
四、用核磁共振方法研究了BsTpx蛋白还原态和氧化态的主链15N原子的动力学性质。CP和CR区域在还原态和氧化态中表现出不同的动力学性质，还原态中只有CP附近区域具有构象柔性，这可能对CP残基进攻底物有重要作用；氧化态中CP和CR附近区域都具有构象柔性，这种柔性可能与上游还原酶使二硫键还原的过程相关。此外，Leu74-Va177和Ile99-Val102两个环区也存在一定结构柔性，暗示这两个区域可能也参与了氧化还原反应中的构象变化过程。
五、利用核磁共振技术并结合生化手段，对8sTpx蛋白可能参与的蛋白质相互作用进行了研究。用二维核磁共振实验监测了BsTpx与硫氧还蛋白TrxA、BsTpx与类硫氧还蛋白YkuV的氧化还原反应，证明了在体外BsTpx不仅可以与硫氧还蛋白相互作用，还可以与类硫氧还蛋白发生相互作用。此外，通过BsTpx野生型蛋白与TrxA突变体的反应，得到了可能的反应中间体类似物；进一步通过DTNB介导的BsTpx突变体与TrxA突变体的反应，推测BsTpx和TrxA的相互作用过程中BsTpx蛋白的Cys60可能是TrxA的进攻位点。
通过核磁共振实验，我们监测了BsTpx蛋白在氧化还原循环中的可逆构象变化，并进行了还原态和氧化态BsTpx蛋白的溶液结构解析和动力学性质研究。BsTpx蛋白结构和动力学的研究结果揭示了BsTpx蛋白在催化反应中的构象变化特征和不同时间尺度的运动特性，为细菌Tpx催化机理的研究提供了分子水平的信息。此外，我们研究了BsTpx蛋白可能参与的蛋白质相互作用，证明了在体外硫氧还蛋白TrxA和类硫氧还蛋白YkuV都可以作为BsTpx的还原酶。通过进一步的实验初步分析了BsTpx被TrxA进攻的可能位点，为下一步研究细菌Tpx还原过程的分子机理奠定了基础。