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本论文主要涉及两方面的工作，其一是用溶液核磁共振和细胞生物学方法研究了人细胞凋亡相关蛋白PDCD5的结构与功能；其二是用异核核磁共振方法研究了嗜中温古菌蛋白Mvo10b的溶液三维结构。
1.人细胞凋亡相关蛋白PDCD5的结构和功能研究
PDCD5是生命体里广泛存在的一个蛋白质，进化上高度保守。人源PDCD5蛋白在正常细胞里均匀分布，当细胞被诱导凋亡时，表达增加，并从胞质向核快速转运，最终促进细胞凋亡，而PDCD5蛋白自身并不能诱发细胞凋亡。我们用核磁共振方法解析了人PDCD5蛋白的溶液三维结构。人PDCD5是α螺旋蛋白，在结构上分为三个部分，一个核心区和两个游离区。核心区(N41-Q101)主要包含一个三螺旋簇；N-末端区域(D3-R40)含有丰富的二级结构，但是和核心区没有紧密联系；C-末端包含了一个柔性无结构区域(Q102-Y125)。PDCD5的N末端1-26残基片段可以在溶液中形成一个稳定的独立的螺旋。为了对PDCD5进行功能研究，我们构建了不同截短体，并进行了细胞凋亡实验和蛋白跨膜转运实验。我们发现PDCD5的C-末端无结构区对于蛋白的跨膜转运和促凋亡功能至关重要；N-末端α螺旋对于蛋白的跨膜转运和促凋亡功能也有影响，但没有C-端明显。人PDCD5蛋白的跨膜转运被认为是通过clathrin非依赖的胞吞途径实现，需要细胞表面硫酸乙酰肝素蛋白多糖(HSPG)的结合以及脂筏的参与。肝素与硫酸乙酰肝素(HS)的结构和性质类同。我们用溶液核磁共振方法研究了PDCD5与肝素的相互作用，并确定了结合位点，发现PDCD5的肝素结合区主要位于蛋白的C-端，这些结果与细胞凋亡和跨膜转运实验结果一致。以上研究结果为PDCD5促细胞凋亡机制的阐释奠定了基础。
2.嗜中温古菌蛋白Mvo10b的溶液三维结构研究
Mvo10b来源于嗜中温古菌Methanococcus voltae，属于Sac10b蛋白家族。Sac10b家族中一些蛋白的结构已经得到解析，但均来自极端嗜热古菌，嗜热和嗜中温古菌蛋白结构至今仍未见报道。对Mvo10b的结构研究将有助于阐明蛋白质热稳定性的分子机制和古菌遗传信息的组装。Mvo10b在溶液中以同源二聚体形式存在。我们发现使用常规方法纯化得到的Mvo10b有严重的核酸污染，因此探索设计了新的纯化方案，有效地去除了核酸污染，获得了高纯度高产量的重组蛋白质。我们对Mvo10b进行15N和13C同位素标记，用异核核磁共振方法解析了Mvo10b单体的溶液结构。Mvo10b单体包含两个α螺旋(α1：V12-L22，α2：S39-R53)和1个β片层，β片层由四个β链(β1：S4-Y6，β2：V31-R36，β3：I60-K71，β4：E77-I87)构成。通过结构分析，我们发现Mvo10b单体与极端嗜热古菌蛋白[P62A]Ssh10b和Mja10b结构相似。通过双体界面实验，我们初步确定了位于Mvo10b双体界面的氨基酸，主要是一些疏水氨基酸。