酵母作为一种单细胞真核生物发生细胞凋亡的假说曾经引起极大争议。YCA1作为酵母基因组中至今发现唯一的编码类天冬氨酸-半胱氨酸蛋白酶的同源蛋白酶的基因，一直是业内研究的热点。数据表明，Yca1对酵母细胞凋亡起正调控作用。然而，Yca1的蛋白结构与生物学功能至今仍然未明。本文通过蛋白X光衍射晶体学的手段，解析酵母Yca1蛋白酶1.7A的高分辨率晶体结构。通过结构比对的方法，证实Yca1与典型天冬氨酸-半胱氨酸蛋白酶家族的caspase-3和caspase-9，和赖氨酸-半胱氨酸蛋白酶家族的MALT1蛋白具有结构同源性，从结构生物学的角度验证酵母Yca1蛋白酶属于偏赖氨酸-半胱氨酸蛋白酶亚家族。我们的研究为类天冬氨酸-半胱氨酸蛋白酶家族基因在酵母基因组中仍然保守提供有力的结构生物学证据。此外，我们解析的Yca1蛋白结构具有一对额外的β折叠，可以阻断类似于caspase-3的同源二聚体的形成。这与我们在凝胶过滤分析观察到Yca1蛋白以单体形式存在于溶液中的结果相符，提示酵母Yca1蛋白酶的激活机制可能有别于其他天冬氨酸-半胱氨酸蛋白酶和赖氨酸-半胱氨酸蛋白酶家族成员。随后，我们通过分子生物学、生物化学等手段，证明酵母Yca1蛋白酶是一个Ca²⁺离子依赖的半胱氨酸蛋白酶，并通过结构比对的方法，揭示酵母Yca1蛋白酶的Ca²⁺离子结合位点和部分底物识别位点。本研究结果表明，外源表达的酵母Yca1蛋白酶在细菌体内会发生C端自切反应，并在Ca²⁺离子激活下，进一步在其N端发生自我切割反应。实验结果显示，Yca1蛋白酶的Ca²⁺离子依赖的N端自切反应在体外实验中可以是反式反应，且与蛋白浓度无关。同时，我们的体外实验结果表明，Yca1蛋白酶的N端前导肽没有自我抑制功能。最后，我们通过体外重组实验，首次发现酵母Bir1蛋白为酵母Yca1蛋白酶的特异性直接底物，并证实Yca1蛋白酶识别底物的P1残基为赖氨酸或精氨酸，而其他位点残基未见特殊保守性。我们目前的数据初步表示，酵母Yca1蛋白酶是一个底物识别序列保守性较弱的偏赖氨酸-半胱氨酸蛋白酶。本文解析的Yca1蛋白结构，为细胞凋亡途径的源远流长提供正面证据。我们的研究结果，为进一步研究酵母Yca1蛋白酶的生物学功能提供基础，同时为酵母细胞凋亡的分子机制提供线索。