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α-微管蛋白第40位赖氨酸(Lys40)乙酰化是位于微管管腔内部一种保守的翻译后修饰，首先在莱茵衣藻中发现，并存在于许多真核生物中。研究表明，α-微管蛋白乙酰化修饰可以影响细胞运动和细胞内物质的极性运输，并在神经元迁移和分化过程中发挥重要作用。2010年，属于GNAT超家族的赖氨酸乙酰转移酶MEC-17（mechanosensory abnormality17）被鉴定为α-微管蛋白Lys40主要的乙酰转移酶，但MEC-17与GNAT家族中其他乙酰转移酶的序列相似性非常低，且底物特异性和催化机制也存在差异。MEC-17有高效且特异的α-微管蛋白Lys40的乙酰转移酶活性，只能特异地乙酰化α-微管蛋白，无催化组蛋白发生乙酰化修饰的活性，且更倾向于乙酰化组装后的微管。此外，MEC-17催化α-微管蛋白发生乙酰化反应的分子机制也不清楚。 解析了斑马鱼来源的结合有辅因子乙酰辅酶A的MEC-17催化结构域的晶体结构。结构分析和比较表明MEC-17与GNAT超家族的乙酰转移酶Gcn5有不同的底物识别机制和活性位点结构。MEC-17中位于α2-α3环区上保守的亮氨酸和异亮氨酸以及底物结合口袋表面存在的许多严格保守的碱性氨基酸形成的正电荷富集区域在MEC-17结合底物α-微管蛋白和催化反应过程中发挥重要作用。此外，MEC-17催化活性中心严格保守的天冬氨酸作为广义碱催化乙酰化反应，位于天冬氨酸附近的苯丙氨酸可能通过提高天冬氨酸的pKa值辅助去质子化过程。基于结构分析，并结合点突变、体外和体内乙酰转移酶活性检测，验证了关键氨基酸对于MEC-17在底物识别和催化反应中的重要性，并通过神经发育实验验证了MEC-17的乙酰转移酶活性对于皮层神经元正常迁移的必要性。揭示了MEC-17底物识别的分子基础和催化机制，为进一步研究MEC-17的生物学功能提供了良好的基础。 哺乳动物DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰，在许多生物学过程中发挥重要作用。目前，由TET(ten-eleven translocation)蛋白催化的多步氧化以及TDG（thymine-DNA glycosylase）催化的碱基切除起始的碱基切除修复过程被视为主动的DNA去甲基化途径。因此，TET蛋白在表观遗传调控中发挥重要作用。虽然TET蛋白与包含5mC修饰碱基的DNA复合物的晶体结构已经被报道，但TET蛋白识别和区分胞嘧啶C5位不同修饰基团以及催化多步氧化反应的分子机制仍不清楚。有趣的是，哺乳动物中TET蛋白催化5mC到5hmC、5fC和5caC的多步氧化反应与真菌胸腺嘧啶补救合成途径中T7H(thymine-7-hydroxylase)催化T到5hmU、5fU和5caU的多步氧化反应过程的化学特性存在相似之处，且TET和T7H均是以Fe2+和α-KG作为辅因子的双加氧酶超家族蛋白。 解析了NcT7H（Neurospora crassa T7H）原酶形式、辅因子α-KG结合形式以及不同的底物结合形式（结合α-KG和T、5hmU或5fU）的晶体结构。结构分析和生化实验结果表明，T7H只能在辅因子存在的情况下结合底物，且不同底物结合不会导致活性位点发生显著构象变化。T7H与T和5hmU二者之间的亲和力相近，且约为T7H与5fU之间亲和力的三倍。氨基酸残基Phe292、Tyr217和Arg190在底物结合、催化反应过程中发挥重要作用。T7H与不同底物之间略有差异的亲和力以及催化活性受到底物C5位修饰基团与辅因子和蛋白之间相互作用的影响。催化反应结束后，产物被释放，新的辅因子和底物结合到T7H的活性位点开始新的氧化反应。揭示了T7H底物特异性的分子基础和催化机制，为TET蛋白底物特异性的分子基础和催化机制提供了新的见解。