随着人类基因组和许多重要模式生物，如大猩猩、小鼠、大鼠、果蝇、线虫、藻类，古细菌以及多种病原微生物等等全基因组测序工作的完成，在生物科学领域，又一项国际性“大科学”项目成为“后基因组”时代的热点之一，这就是结构基因组计划。这一计划是由结构生物学与功能基因组学紧密结合所产生的又一重大科学工程，它是以X射线晶体学，核磁共振波谱学(NMR)以及计算生物学等作为主要研究手段，旨在规模化地测定蛋白质(包括膜蛋白)、核酸及其复合物的三维结构，从而获得一幅完整的能够在细胞中定位以及在各种生物学代谢途径、生理途径、信号传导途径中全部蛋白质在原子水平的三维结构的全息图，推进人们从生物整体水平上理解生命的起源与进化，人类健康和疾病等重大问题的进程。 北京大学以X射线晶体学为主要手段的结构基因组学的研究，在过去的四、五年间，初步建立了具有国际竞争力的中、大规模的结构基因组学研究平台，并且开发了一系列自主创新的应用于大规模、高通量、低消耗技术平台的仪器设备和实验材料，在实验方法上也进行了大量的改进，不仅提高了此技术平台的效率，更大大降低了实验成本。我们课题组近年来在结构基因组研究方面，主要参与了人类疾病相关蛋白质结构基因组研究，独立开展了枯草芽孢杆菌和致龋变形链球菌的结构基因组研究。本课题通过结构生物学、分子生物学和生物化学等研究手段，对来源于枯草芽孢杆菌的三个基因编码的蛋白质YjcG、YtlP和YflL进行研究，使得它们从功能未知的蛋白到对这些蛋白的结构和功能进行了不同程度的揭示。 YjcG和YtlP是2H磷酸二酯酶超家族的成员，这是个非常古老的蛋白超家族，在原核生物、古细菌、真核生物以及病毒等各种有机体中普遍存在。该家族中的很多蛋白具有与LigT(tRNA连接酶)家族类似的功能，能够在RNA代谢中催化2’，3’环磷酸酯水解。YjcG更是该超家族中第三个分支，即类YjcG分支中的代表蛋白。本课题的研究解决了2H磷酸二酯酶超家族中古细菌-细菌LigT分支，即2’，5’RNA连接酶家族中第一个来源于细菌的结构-YtlP的晶体结构，通过结构分析、生化实验和突变体研究，为该分支蛋白在生物体内参与tRNA代谢提供了新的大量的证据。本课题的研究还解决了2H磷酸二酯酶超家族中类YjcG分支的第一个结构，即该分支代表蛋白YjcG的晶体结构，结合生化实验和突变体实验，为该分支蛋白在生物体内的功能的进一步探索提供了线索。在枯草杆菌中YjcG和YtlP两个蛋白结构的研究，填补了这个超家族结构在细菌中的空白，对系统地分析该类超家族蛋白结构伴随其功能的演变具有重大意义。关于这两个蛋白的研究加深了我们对枯草杆菌这种模式生物的进一步了解。 枯草杆菌YflL蛋白的研究是同北京大学北京核磁中心夏斌教授课题组合作完成的。通过研究证实YflL属于酰基磷酸酶(AcP，E.C.3.6.1.7)。这类酶是已知的分子量最小的酶之一。它能够水解酰基磷酸，含有羧基磷酸键的化合物都可能成为它的底物，所以它在糖酵解、三羧酸循环、嘧啶和尿素生物合成，以及生物膜离子泵中都可能起着重要的生理功能。本课题利用X射线晶体学和NMR波谱学的方法共同揭示了YflL的三维结构，测定了YflL的动力学参数。本课题对YflL蛋白从结构到功能的研究充分体现了当今两大主要生物大分子结构研究方法X射线晶体学和NMR波谱学互相结合，取长补短的重要意义，使得我们对YflL蛋白结构的了解从静态到动态，从粗略到精细，进而对其功能有了更深入的认识。