蛋白激酶构成了真核生物中最大的蛋白质家族之一，它们在众多生命过程中起着至关重要的调控作用。虽然真核生物蛋白激酶家族成员众多，但它们均具有大致相似的三级结构并共用相同的保守基序。这些基序对蛋白激酶的活性至关重要。His-x-Asp(HxD)基序就是上述蛋白激酶序列中的保守基序之一，但其功能，尤其是其中组氨酸的功能却没有被阐明清楚。　　本论文首先通过比对多个物种蛋白激酶组成员的氨基酸序列，阐述了蛋白激酶的HxD基序，尤其是其中的组氨酸在多物种激酶谱当中的高度保守性。除了在一些AGC类蛋白激酶中HxD-His被酪氨酸替代以外，绝大多数真核蛋白激酶都保留了HxD-His残基。之后通过比较分析44种真核蛋白激酶的高分辨率活性构象，发现HxD基序不仅在一级结构上具有保守性，而且在激酶活性结构中其空间构象亦拥有高度的保守性。　　HxD基序中的组氨酸在激酶序列和激酶活性构象中具有的高度保守性暗示了它在激酶活性维持上的重要功能。为了验证HxD基序组氨酸是否为激酶活性所必需，我们选择了五种分别属于不同家族的真核蛋白激酶Aurora A、ERK1、GSK3β、AMPKα2和PKA作为研究对象，突变其位于H/YxD基序中的组氨酸或酪氨酸。结果显示除PKA外，HxD-His位的各突变体均能够不同程度地影响上述真核蛋白激酶的催化活性，其中His-to-Tyr突变对活性影响相对较小。　　为进一步分析HxD组氨酸在激酶活性维持中的功能，我们得到并解析了WT Aurora A及其H254Y、H254R突变体蛋白晶体的X射线衍射结构。对这些晶体结构的分析证明了HxD-His突变对蛋白激酶活性的影响来自于其造成的催化中心关键保守构象的改变。这些改变包括:1.HxD-His突变影响了蛋白激酶R-spine的组装;2.HxD-His的突变影响了DFG环的主碳链构象并进而影响了激酶催化中心保守氢键网络的形成。由此，我们提出了HxD-His可能参与形成激酶催化中心刚性氢键网络的假说，并通过分子动力学模拟的方法部分验证了上述假说。　　之后，本论文通过搜索人类基因组SNP数据库，发现在肿瘤组织中存在一些真核蛋白激酶HxD-His编码位点的SNP，其中包括肿瘤抑制因子LKB1，其HxD-His编码位点的SNP被发现存在于肺部肿瘤组织中。因此我们利用肺癌细胞系A549分析了HxD-His突变对于LKB1抑制肿瘤细胞生长活性的影响。结果显示HxD组氨酸的突变可以明显影响LKB1的活性，并削弱WT LKB1抑制A549细胞形成克隆的能力。　　综上所述，本论文通过生物信息学手段阐述了HxD-His在真核蛋白激酶序列和构象上的高度保守性，通过分子生物学、结构生物学和分子动力学模拟的手段分析证明了HxD-His参与了维持激酶催化中心保守构象的氢键网络的形成，并初步探索了蛋白激酶HxD-His突变可能存在的生物学意义。本研究加深了我们对蛋白激酶中保守基序的功能及蛋白激酶活性调控机制的认识，为筛选更好的蛋白激酶活性调节剂乃至开发更好的蛋白激酶靶向药物提供了实践基础。