物质的结构决定了其功能,生物大分子也是如此,病毒作为一种特殊的生物大分子,广泛地分布在自然界中,它们必须在活细胞内寄存,虽然病毒会给人类带来一些有益的地方,但更多的时候带来的是极度危险的疾病。结构解析是病毒功能研究的基础,对病毒引起的疾病防控及相关的药物设计意义重大。生物大分子结构解析的主要手段有核磁共振波谱学(NMR),X-ray晶体学,以及冷冻电子显微学(Cryo-EM),而其中冷冻电镜技术在解析生物大分子结构上具有独特的优势,制样时不需要对样品结晶,从而使样品更加接近其活性状态,且适用于较大分子量的生物大分子。冷冻电镜技术经过多年的发展,其三维重构分辨率得到了突破性的进展,目前冷冻电镜技术已经成为解析生物大分子三维结构的主流工具之一。病毒颗粒通常分子量巨大、难以结晶。冷冻电镜因为不需要对样品进行结晶的特点成为了解析病毒结构的最有力工具。病毒颗粒一般具有高度的对称性(如二十面体对称性),在重构过程中利用这一特性来抑制图像噪声、提升最终重构的分辨率。利用冷冻电镜单颗粒技术,已经有大量的病毒结构得到解析。但是依然存在诸多问题,如病毒衣壳上各区域分辨率达不到一致,一些柔性蛋白质的分辨率往往达不到衣壳分辨率。为了解决这一系列难题,本文发展了基于冷冻电镜二十面体三维重构的局部重构新方法,对柔性蛋白区域进行局部精修与重构,从而获得高分辨柔性蛋白的结构。本文主要工作如下:1)通过使用二十面体三维重构技术获得了人类腺病毒(human adenovirus)衣壳3.4?的高分辨结构,并基于三维密度图搭建了原子模型;2)发展了局部精修与重构的方法,并编写了大规模计算程序包;3)对人类腺病毒衣壳上几个柔性的小蛋白质(IX、VII、IIIa)进行了局部重构,获得了其高分辨结构,并修正了其对应的原子模型。