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N~6-甲基化腺嘌呤核苷酸(m~6A)修饰是迄今为止在真核生物中发现最多的m RNA水平上的修饰,具有重要的生物学功能。N~6-甲基化腺嘌呤核苷单磷酸(N~6-m AMP)被认为是含有m~6A修饰的RNA代谢产生的中间产物,如果不及时周转,将会被RNA聚合酶II(Pol II)错误地插入到新合成的RNA中。在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中,脱氨酶ADAL(Adenosine Deaminase-Like)被证实可以促进N~6-m AMP的代谢,催化N~6-m AMP反应生成次黄嘌呤核苷单磷酸(IMP)以阻止N~6-m AMP错误地插入到新合成的RNA中。虽然该蛋白的功能被报道,但是ADAL蛋白的三维结构还未被解析。在本论文中我们第一次运用蛋白质晶体学手段解析了AtADAL蛋白的晶体结构,发现该蛋白由中间的9个平行β-strand和外围的15个-helices组成,属于典型的TIM桶式结构。在其活性位点中有一个稳定结合的二价锌离子(Zn2+),这一点与ADA蛋白家族其他成员相同。为了进一步阐明ADAL蛋白的底物结合机制和催化活性的分子机制,我们将AtADAL催化活性位点的关键氨基酸天冬氨酸(Asp295)突变为天冬酰胺(Asn295),得到酶活缺失突变体AtADAL-D295N,进一步解析了AtADAL-D295N分别与GMP和IMP结合形成的复合物晶体结构,并且都能看到稳定结合的Zn2+。把突变体蛋白的结构与野生型AtADAL结构相互比对,发现突变体结合底物后蛋白整体结构没有发生明显变化。通过结构分析,我们找到了AtADAL底物结合口袋,并将该区域结构与多个物种的腺嘌呤核苷脱氨酶(Adenosine Deaminase,ADA)、腺嘌呤脱氨酶(Adenine Deaminase,ADE)和腺嘌呤核苷单磷酸脱氨酶(AMP Deaminase,AMPD)结构进行比对。比对结果显示植物中ADAL可能具有识别多种烷基化修饰底物的潜能。在本项研究中,我们通过解析AtADAL及其相关复合物的晶体结构,揭示了该蛋白识别、结合和催化底物的分子机制,进一步完善了m~6A修饰的代谢调控途径。同时鉴于ADAL蛋白在拟南芥与人当中高度保守,以及嘌呤代谢涉及许多细胞内的生理和病理过程,我们的研究结果对人源ADAL相关疾病的药物设计具有指导意义。