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组蛋白的甲基化修饰是由组蛋白甲基转移酶以S-腺苷甲硫氨酸作为甲基供体而催化完成的。组蛋白甲基化可以发生在赖氨酸残基以及精氨酸残基上，组蛋白甲基转移酶也因而分类为赖氨酸甲基转移酶和精氨酸甲基转移酶。目前已经鉴定出数种组蛋白赖氨酸甲基转移酶，其中大多数都是含有SET结构域的蛋白质。在SET蛋白家族中，其中有五个成员的SET结构域被一个嵌入的myeloid-Nervy-DEAF-1(MYND)结构域分隔成为两部分，构成Smyd亚家族。本文中主要研究人源Smyd3和Smyd2。 Smyd3被证明可以特异性地二甲基化和三甲基化H3K4。本文报道了人源Smyd3与辅因子产物腺苷高半胱氨酸(AdoHcy)的复合物结构。Smyd3是第一个被发现的除SET结构域及其延伸区域之外，还有其他区域参与活性位点形成的例子。结构分析表明，Smyd3的C末端区域包含一个TPR结构域，并与SET结构域及post-SET结构域共同围成一个深而窄小的底物结合口袋。体外的突变体酶活实验表明TPR结构域与post-SET结构域对于Smyd3发挥组蛋白甲基转移酶功能非常重要，而Tyr239的酚羟基是维持酶活所必须的。特有的MYND结构域位于底物结合口袋的附近，形成了一个带有大量正电荷的表面。进一步的生化实验显示，Smyd3与DNA的结合能够刺激自身的组蛋白甲基转移酶活性，并且这一过程可能是通过MYND结构域与DNA直接结合进行调控。 Smyd2具有针对H3K36以及H3K4的甲基转移酶活性。我们解析了人源Smyd2与AdoHcy的复合物结构。尽管Smyd1-3的总体结构十分相似，细致的结构分析表明三者潜在的底物结合位点的差异较大。Smyd3的底物结合位点主要包含一个深且窄小的口袋，而Smyd1和Smyd2的则是由一个类似的口袋及一条长沟共同组成。此外，Smyd2的底物结合口袋的内壁与Smyd1和Smyd3有明显差异。底物结合位点的差异可能导致了Smyd1-3识别底物以及催化底物甲基化程度不同。 核酸在生物体的生长发育过程中发挥了不可替代的重要作用。绝大部分生物中，尿苷酸向胸苷酸的转变都被认为是一个不可逆的过程。胸腺嘧啶补救合成途径——许多真菌中存在的一条特殊代谢途径，随后被发现能够实现胸腺嘧啶(T)去甲基化转变为尿嘧啶(U)。尿嘧啶脱羧酶IDCase就是这条途径中一个非常重要的酶，负责催化5-羧基-尿嘧啶（5caU）脱羧生成U。我们解析了apo形式的Cordyceps militaris来源的IDCase(CmIDCase)、CmIDCase与产物U和底物类似物5-硝基-尿嘧啶(5niU)的复合物以及apo形式的Metarhizium anisopliae来源的IDCase(MaIDCase)的结构。结构分析表明，CmIDCase与MaIDCase的总体结构非常相似，都形成典型的氨基水解酶超家族所含有的（β/α)8 barrel折叠结构。IDCase在溶液和结构中都以二聚体形式存在。在apo形式和结合配体形式的CmIDCase结构中，活性位点处都结合了一个Zn2+。突变体酶活实验证明参与金属离子结合和底物结合的关键氨基酸发挥了十分重要的作用。我们的结构以及生化数据共同揭示出IDCase的催化机制。鉴于5-甲基-胞嘧啶转变为胞嘧啶的化学过程与T转变为U的非常相似，这些结果为寻找潜在的DNA脱羧酶给出了重要提示。