细胞毒性T淋巴细胞(CTL)和自然杀伤细胞(NK)是机体免疫系统在抗病毒和清除肿瘤细胞过程中发挥重要作用的效应细胞。CTL和NK细胞主要通过释放细胞毒性颗粒(cytotoxic granule)来实现其杀伤靶细胞的功能。细胞毒性颗粒的内涵物主要包括穿孔素(perforin)和颗粒酶(granzyme)家族成员。到目前为止,在人的CTL和NK细胞中共发现5种颗粒酶(A、B、K、H、M),在小鼠体内发现11种颗粒酶(A～G,K～N)。其中,人的颗粒酶A和B的研究占据了颗粒酶研究的绝大部分,其作用机制研究的也最为清楚,而人们对其它孤儿颗粒酶是如何发挥作用的还知之甚少。我们实验室先前的研究工作发现小鼠颗粒酶F可以引起一种新型的程序性细胞死亡。为进一步揭示颗粒酶F发挥作用的结构基础,本论文的第一部分从结构生物学的角度对颗粒酶F的功能进行了研究和探讨。本论文的第二部分主要针对细胞毒性颗粒中的另一重要蛋白——穿孔素课题展开。　　 在颗粒酶F的研究中,我们通过包涵体变复性方法成功表达纯化得到了有活性的重组颗粒酶F及相关突变体,并解析了颗粒酶F的晶体结构。通过解析活性状态下颗粒酶F的晶体结构,我们第一次在分子水平上清晰地描绘了颗粒酶F的底物结合口袋,并围绕结构分析获得的信息完成了一系列的重要位点氨基酸突变和相关的功能实验。结合突变体功能实验,我们首次证明了Ser192和Gly226是颗粒酶F识别其底物的关键位点。在将颗粒酶F的结构与其它已解析颗粒酶的结构进行比较时,我们发现颗粒酶F与颗粒酶B的底物结合口袋最为相似,其显著区别主要表现在上述两个氨基酸的差异上。但当对上述两个位点进行模拟颗粒酶B的突变时,并不能使颗粒酶F具有颗粒酶B的天冬氨酸酶活性,说明除了上述两个重要位点外,还有其它因素参与了颗粒酶F活性的精细调节。总之,颗粒酶F对其底物选择的调控是非常严谨和复杂的。　　 在穿孔素蛋白的研究工作中,我们一直试图获得穿孔素蛋白C端片断——负责膜结合功能的C2 domain的晶体结构,以期揭示穿孔素蛋白与膜结合的作用机制。虽然经过多种表达纯化条件的尝试,我们最终仍没有得到穿孔素片断的蛋白晶体,但是我们第一次证明穿孔素可以和细胞膜上特异性的磷脂成份结合,加深了对穿孔素功能的认识。