自然界中,细菌可以使用多种化合物作为其自身碳源,它们往往使用最易获得且适合自身生长的碳源。它们会优先使用首选碳源并抑制次级碳源的使用,这种现象称为碳分解代谢物抑制（carbon catabolite repression,CCR）。完成CCR机制,需要磷酸烯醇式丙酮酸-磷酸转移酶系统（phosphoenolpyruvate-phosphotransferase system,PEP-PTS）,PTS系统由EI、EII和组氨酸载体蛋白（Histidine protein,HPr）组成。解纤维梭菌（Clostridium cellulolyticum）为革兰氏阳性厌氧菌,属于梭状芽孢杆菌簇Ⅲ家族,可以降解纤维素,是一种研究中温兼性纤维素分解的模式生物。解纤维梭菌中能够合成胞外多酶复合物即纤维小体,可以降解木质纤维素,并产生氢气和醇类等有机溶剂。文献曾记载,CCR机制存在两种类型,一种即上述所描写的碳代谢抑制机制,称为经典的CCR（classical CCR,c CCR）;另一种是反向碳代谢抑制（reverse CCR,r CCR）。解纤维梭菌是优先利用纤维素作为碳源,与c CCR机制有所不同,但是目前对r CCR机制研究的尚不清楚,解纤维梭菌是如何完成自身的碳代谢抑制现象,目前还未知。前期合作课题组通过对解纤维梭菌进行全面基因组测序和信息学分析,发现该菌仅有2种组成成分,Crh和Ccp A。Crh即为Ccel＿0806,是解纤维梭菌中PTS系统唯一的核心蛋白;Ccel＿1438和Ccel＿1005是Ccp A蛋白两种可能性最高的候选蛋白。并且通过生理学实验,证明了敲除ccel＿0806、ccel＿1438和ccel＿1005基因会影响解纤维梭菌消耗纤维素等碳源。解纤维梭菌的CCR机制组成成分没有EI和EII,那么该菌是如何利用Crh和Ccp A完成CCR机制的呢?是否与经典模式生物枯草芽孢杆菌的CCR机制相同,这些仍未知,这正是我们需要研究探讨的。在本研究中,我们首先解析了Crh（Ccel＿0806）的晶体结构,结构显示,一个不对称单位有三个蛋白分子,硫酸根离子利用氢键将三个蛋白分子作用在一起,在该结构中每个蛋白分子由三个α螺旋和四个β折叠形成。其次我们解析了Ccp A候选蛋白之一Ccel＿1438蛋白的晶体结构,从结构上我们可以看出一个不对称单位有四个蛋白分子,但是解析出的结构并不是完整的全长结构,Ccel＿1438的N端DNA结合结构域电子云密度没有捕捉到。此种现象也解释了该蛋白符合Lac I家族特征,即N端与C端之间存在一个非常灵活的“hinge”区域,所以致使部分氨基酸的电子云密度无法搭建。将我们解析出的Crh晶体结构与已经报道的同源蛋白结构分析,它们虽然结构相似性很高,但是它们的功能存在差异。将Crh及其突变体蛋白分别与Ccp A（Ccel＿1438、Ccel＿1005）在体外进行共孵育,利用分子标定及其SDS-PAGE电泳图表明,Crh及其突变体蛋白分别与Ccp A蛋白没有明显的结合现象。我们推测解纤维梭菌中Crh与Ccp A蛋白之间功能已经分化,不再与传统的CCR机制类似,Ccp A不再需要Crh蛋白的辅助,Ccp A作为转录因子通过独立的途径调控转录。Ccp A蛋白作为转录因子,需要结合DNA序列,目前利用凝胶阻滞实验（Electrophoretic Mobility Shift Assays,EMSA）验证可能与Ccp A蛋白结合的DNA序列（该DNA序列是合作课题组利用CHIP-seq筛选）,从结果上分析:在不添加Crh及其突变体蛋白情况下,与Ccel＿1438蛋白结合的DNA序列在0.4μM蛋白浓度下可以形成蛋白-DNA复合物。同样Ccel＿1005蛋白与此类似,与Ccel＿1005蛋白结合的DNA序列在0.2μM蛋白浓度下形成Ccel＿1005-DNA复合物,验证出DNA序列可以与Ccel＿1005蛋白结合,但是这些验证的DNA序列约200 bp,其核心序列还在进一步实验中。通过对Crh、Ccel＿1438蛋白结构的解析与EMSA实验结果,有助于理解解纤维梭菌中碳代谢机制,并有助于了解CCR机制在调控解纤维梭菌碳水化合物的利用。