双组分系统（Two-componet System,TCS）是一类重要的信号传递系统,广泛地表达在大部分的微生物中,主要是用来识别、感应和传递外界环境信号以触发适当的细胞应激反应。TCS可以直接或间接识别数百种不同的信号,如温度,营养物质,渗透压和pH值变化等。典型的TCS主要由锚定在细胞膜上感应信号的组氨酸激酶（Histidine Kinase,HK）和分布在细胞质内的反应调节蛋白（Response Regulator,RR）组成。在受到外界环境信号刺激时,HK将首先进行自磷酸化反应,随后将磷酸基团转移至RR上保守的天冬氨酸位点,激活RR并促使其结合到特定基因的启动子序列上调控基因的转录和表达。鉴于TCS在细菌中的重要性,对双组分系统中的信号转导机制的研究可能有助于下一代抗生素的开发。对于HK和RR之间相互作用的机制的认识,目前普遍认为HK与RR之间特异性的相互作用主要是由RR的Receive domain（RD）结构域与HK的DHp结构域介导的。然而,在本论文中,我们却提出了一种全新的HK与RR之间的相互作用模式,即RR会通过其两个结构域同时与HK进行相互作用。我们解析了来自于大肠杆菌感应钾离子浓度变化的KdpD/KdpE复合体结构,分析发现除了经典的RD与DHp结构域相互作用外,还存在着DBD与CA结构域之间的作用,并且这样的作用对于维持KdpD/KdpE之间的信号传递具有重要的作用。同时,我们也解析了 KdpD与其激活蛋白PtsN的复合体结构,这是该领域中第一次解析的组氨酸激酶与其激活蛋白的结构。综合结构分析和生化实验,我们提出了 PtsN是如何促进KdpD激酶活性的假说。总的来说,本论文通过解析两个在感应钾离子浓度的系统信号传递过程中关键蛋白复合体的结构,提出了在双组分系统中存在着全新的一种介导组氨酸激酶和反应调节蛋白作用的分子机制,为细菌如何进行信号传递的研究打下了坚实的基础,也为后续的研究提供了新的一个研究方向。