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耐辐射奇球菌作为迄今为止发现的最具辐射抗性的生物之一,其强大的DNA损伤修复能力一直被作为研究的焦点。同源重组是细菌中修复DNA双链断裂的重要途径。细菌的同源重组主要分为RecBCD和RecFOR两个系统。耐辐射奇球菌天生不具备RecBCD途径,只含RecFOR系统,因而耐辐射奇球菌成为研究RecFOR系统最理想的模式菌种。同源重组开始阶段有一个重要的过程,即通过一些核酸酶/解旋酶处理损伤的DNA末端,形成3’单链DNA末端,继而入侵同源链,造成链交换发生同源重组。此过程在RecBCD系统中已经研究得比较透彻,而在RecFOR系统中却不甚明确。目前普遍认为,核酸酶RecJ、解旋酶RecQ和单链结合蛋白SSB参与了RecFOR系统中的这个过程。为了研究该过程的分子机制,本文解析了drRecJ与底物DNA复合体结构,drRecJ与产物(dTMP)复合体结构,以及SSBC末端肽段与drRecJ的复合体结构,并进行了相应的生化实验验证。drRecJ利用双金属离子催化机制,其底物ssDNA末端碱基与倒数第二个碱基形成180度U形拐角,有利于活性位点对磷酸骨架的固定及打断。活性位点的5’磷酸结合口袋保证了drRecJ对5’端底物ssDNA的识别,以及5’-3’外切酶方向的特异性。位于DNA进口处的三个α螺旋构成的“门”,保证了drRecJ只能容纳单链DNA进入活性位点。活性中心区域DNA结合通道以及OB结构域多个残基对DNA的稳定结合,保证了DNA的高效运输以及切割的连续性。SSB C末端肽段结合在drRecJC端结构域的一个疏水口袋里,解释了SSB对RecJ的招募以及活性加强机制。RecQ的加入,促进了drRecJ对带有3’overhang双链DNA的切割,完美地演绎了RecJ, SSB和RecQ三者参与的RecFOR系统对任何形式DNA末端切割的过程。另一方面,本文发现drRecJ的C端结构域还能与HerA互作。HerA,作为一个ATP酶/DNA运输酶,与另一个核酸酶,NurA,一起被认为参与了古菌同源重组系统的DNA切割过程。本文研究了耐辐射奇球菌HerA和NurA蛋白的生化及遗传学特征。我们发现,和古菌同源蛋白类似,drHerA具备ATP酶活性,而drNurA则表现出Mn依赖性的5’-3’单链/双链DNA外切/内切酶活性。两蛋白各自的活性均能被对方激活。并且,drHerA的N端HAS结构域被鉴定出来能与drNurA直接互作。herA, nurA敲除菌株均表现出生长变快(尤其在37℃高温下),对丝裂霉素C抗性增强的现象,与recJ突变株的生长变慢以及丝裂霉素C极其敏感正好相反。体外生化实验显示,HerA可以增强RecJ活性,然而NurA的加入可以抑制这种增强。结合表型结果,我们认为,HerA, NurA这类古菌普遍存在的DNA末端处理蛋白出现在耐辐射球菌中,可能对耐辐射奇球菌的RecFOR系统有一种调节作用,具体的调节机制还有待未来进一步探索。