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糖原由多个葡萄糖分子组成的带有多个分支的大分子多糖，是葡萄糖的主要存储形式，在动物体内主要存储在肝脏和骨骼肌中，机体通过对糖原的代谢来产生能量。在糖原代谢过程中，糖原脱支酶(glycogen debranching enzyme，GDE)能移除糖原分支点处的以α1-6糖苷键连接的分支，这个过程对糖原分解和代谢过程有着非常重要的作用。糖原脱支酶活性的缺失将导致机体糖原累积病Ⅲ型(GSDⅢ)的发生，临床症状包括低血糖症、生长发育迟缓、肝肿大、肥厚型心肌病和进行性骨骼肌病。 GDE同时包含两种不同的酶活性，葡萄糖转移酶活性(α-1，4-glucanotransferase，GT)和葡萄糖苷酶活性(α-1，6-glucosidase，GC)，前者负责将糖原磷酸化酶作用产生的α-1，6-糖苷键分支点前4个葡萄糖基的第3和第4个葡萄糖基间的α-1，4-糖苷键断开，将切割下来3个葡萄糖基转移至另一个非还原端的末端，并以一个新的α-1，4-糖苷键连接。然后残留的α-1，6-糖苷键连接的葡萄糖可以继续被葡萄糖苷酶活性进行水解，释放1分子葡萄糖。糖原脱支酶分子量大约170kD，是一个在动物和酵母中高度保守的酶。糖原脱支酶同在植物和细菌中已发现的参与糖原脱支反应的脱支酶有很大不同，到目前为止，对于糖原脱支酶不论是它的三维构象结构还是其功能的详细分子机制我们都所知甚少。 我们通过X-ray晶体结构生物学手段解析了第一个单独的糖原脱支酶及糖原脱支酶和多糖共结晶的复合体晶体结构，并且对其酶活性做了一系列检测。在我们的研究中我们揭示了糖原脱支酶GT和GC酶活性的催化机制，阐明了反应过程中中间产物的传递机制以及与糖原的结合机制。通过结构分析所构建的突变体的酶活力检测结果显示，GDE的两个活性中心分别催化了糖原脱支过程的两个反应，他们的催化机制以及对底物的高度识别机制是保证糖原代谢过程顺利进行的重要因素，此外，我们还发现在催化位点外还有几处与糖原结合的区域，我们推测这些区域可以通过在酶活反应中帮助招募底物来增强酶反应活性。 我们的工作揭示了生物机体的一个重要能量储存形式的代谢机制，并且，我们的结构解释了糖原脱支酶病变所引发疾病的分子机制，并且为进一步研究这一关键酶提供了一个框架，包括其在神经退行性Lafora疾病中的功能，对能量主调节器AMP-激活蛋白激酶的调节作用以及对癌症抑制方面的功能研究。