遗传信息分子DNA是生命体遗传与变异的分子基础。DNA的稳定性主要取决于DNA复制与DNA损伤修复系统的高效性与完备性。DNA聚合酶是进行DNA复制与损伤修复的核心酶，在细胞内负责子链DNA复制型合成与损伤链的修复型合成。DNA聚合酶都具有DNA依赖性的DNA聚合酶活性，催化DNA合成反应。部分DNA聚合酶还具有外切核酸酶活性，可以切除聚合酶掺入的错配核苷酸，执行错误校正功能。　　嗜酸嗜热硫化叶菌Sulfolobus acidocaldarius分离自美国黄石国家公园酸性热泉，属于泉古菌门。因生活于高温酸性环境，S.acidocaldarius面临很大的DNA损伤压力。S.acidocaldarius编码3种DNA聚合酶：2种B型DNA聚合酶polB1与polB3，以及1种Y型DNA聚合酶IV。目前对泉古菌各型DNA聚合酶的胞内具体功能尚不清楚，尤其是它们在基因组DNA复制和损伤修复DNA合成间的功能分工模式。为了研究DNA聚合酶在维持基因组稳定性中的作用，我们重组表达纯化了S.acidocaldarius编码的3种DNA聚合酶，并鉴定了它们的DNA聚合酶与外切核酸酶的酶学特征。研究结果表明，S.acid ocaldarius的3种DNA聚合酶都具有DNA模板依赖性的聚合酶活性，2种B型DNA聚合酶具有外切酶活性，DNA聚合酶IV不具有外切酶活性。DNA聚合酶活性依赖于二价金属离子Mg2+和Mn2+，高浓度钾离子抑制酶活性。3种DNA聚合酶都是热稳定性蛋白，两种酶活性具有热稳定性。跨越模板链中损伤碱基的测定结果表明：DNA聚合酶B1和B3跨越碱基脱氨基损伤（dU和dI）和无碱基位点损伤的能力很弱，而DNA聚合酶IV对这两类DNA损伤具有很强的跨越能力。这些生化结果表明嗜酸嗜热硫化叶菌可能由三种 DNA聚合酶相互协调共同维持其基因组稳定性。　　在肯定Y家族DNA聚合酶IV具有跨越损伤合成能力的基础上，系统研究了其对一系列不同的AP位点类似物的跨越损伤合成特性。Spacer包括不同长度的烷烃链、聚乙二醇链、脱氧核糖等。跨越损伤合成结果表明：Spacer分子结构特征（包括Spacer长度、位置、分子构型差异等）决定着DNA聚合酶IV的跨损伤合成（TLS）效率。跨越损伤合成效率随Spacer长度与连续Spacer数目的增加而降低。DNA聚合酶IV主要采用模板滑动模型执行对Spacers的跨越损伤合成功能。在跨越Spacer的过程中，损伤位点下游第一个核苷酸的掺入是主要的限速步骤。　　参考相关晶体结构和生物信息学软件分子对接模拟的分析结果，结合基因克隆与氨基酸定点突变技术，我们发现聚合酶IV小指结构域上的三个疏水氨基酸残基(Y249,R333,I295)突变后跨损伤效率明显减低，进一步证实了Y家族聚合酶的小指结构域在DNA的跨越损伤合成过程中起关键作用。上述研究结果加深了对Y家族DNA聚合酶对AP位点这一重要胞内损伤跨越机理的认识，为阐明其胞内功能奠定了生化基础。