古菌病毒代表了病毒界中最为神秘的部分之一,其特殊性可以从丰富的形态特征扩展到基因组序列和基因所编码的蛋白质结构,极少的同源蛋白数量足以看出其与细菌病毒和真核病毒的不同。古菌病毒结构研究对于探索未知世界中病毒与宿主之间的相互作用、起源和进化关系具有非常重要的意义。与噬菌体结构研究相比,古菌病毒结构研究尚处于起步阶段,其中以纺锤形病毒结构报道为最多,由于其较大的分子量和在生命过程中所表现出的不寻常的特征给现有的结构研究方法带来了极大的挑战。目前利用冷冻电镜技术研究得到纺锤形病毒结构的分辨率普遍都很低,只能看出病毒结构的形态特征,而低分辨的结构特征,并不能对病毒生命周期中感染、组装、和基因组释放的机制做出准确的推断。古菌硫化叶菌纺锤形病毒19（Sulfolobus spindle-shaped viruses 19,简称SSV19）作为古菌纺锤形病毒中的一员,目前研究还仅仅停留在生化实验阶段,其结构的研究还没有被报道。本文以纺锤形病毒SSV19为研究对象,利用RELION软件包和我们自己研发的生物大分子对称失配重构和局部重构方法,解析了SSV19的整体结构和局部结构,最终得到了中等分辨率的整体结构和3.8（?）的近原子分辨率局部结构。本课题主要包括以下几个部分:（1）发展了基于RELION软件包和局部三维重构相结合的纺锤形病毒近原子分辨率结构解析新方法。首先对多构象病毒颗粒进行分类和重构,之后基于不同类别的三维结构和取向中心文件对病毒局部结构进行框取,利用单颗粒结构解析相结合的方法进一步重构出局部高分辨结构。此方法对纺锤形病毒及其他低对称性和无对称性的病毒结构解析具有普适性。（2）利用RELION软件对SSV19病毒颗粒进行二维分类和三维分类,通过对病毒颗粒取向和中心进行不断的迭代和精修,最终重构了四种状态下SSV19约9（?）分辨率三维结构,包括尾部和衣壳的完整结构,首次发现了7次对称的病毒组装模式及不同于细菌噬菌体的新颖结构。（3）利用我们研发的局部对称重构方法进一步重构了SSV19尾部和衣壳蛋白约3.8（?）近原子分辨率三维结构,构建了衣壳蛋白VP1、尾部蛋白c131、b210和VP4的原子结构模型,分析了每个蛋白的结构及相邻蛋白之间的相互作用。基于原子结构模型,讨论了各蛋白的生物功能及可能的分子机制,为古菌病毒生命周期的理解提供了更多的结构信息。