对琼胶酶的研究是目前海洋分子生物学研究的重点内容之一。在琼胶酶的研究工作中，本实验室做了重要的工作：从海洋细菌内成功克隆并表达了两个β-琼胶酶基因，命名为β-琼胶酶A和β-琼胶酶B。随着对这两个β-琼胶酶的功能与酶学性质研究的进行，越来越多的工作与酶的结构密切相关。酶的结构获得可以通过实验手段，也可以通过结构预测的手段。生物信息学方法在获得结构模型、指导生物学实验上具有时效性和准确性。因此本论文使用生物信息学软件对β-琼胶酶A、B进行了研究，根据生物信息学研究给出的结果设计分子生物学实验。在实验的过程中，使用了多种生物信息学方法，包括序列同源性搜索、模体搜索、同源模建、家族分析、反向折叠等等，构建了多种酶的结构模型，使用结构分析软件分析蛋白模型的可靠性，同时使用了全柔性分子对接和自动分子对接的软件进行了复合物的研究和结合腔的分析，最终获得了指导分子生物学实验的信息，并进行了分子生物学实验的验证。 以下是对结构模型构建和生物学实验工作的简单介绍： 本论文使用序列分析和模体分析工具对β-琼胶酶A进行了全面的分析。根据同源性高的模板，使用多种同源模建的方法构建了目标蛋白的结构，对蛋白的结构进行了合理性评价，以最优的结构构建了完整的β-琼胶酶A模型。在模型分析显示工具的帮助下，发现了催化腔內的关键的loop的存在。因此提出空间位阻的假说，认为TRP244所在的loop结构可能导致β-琼胶酶A具有和已发表的β-琼胶酶不同酶学特异性：loop结构的空间位阻能够影响酶对底物的选择性，也能够影响酶催化底物时的方式方法。最终使用全柔性的分子对接软件构建复合物的模型，获得了不同模式下的能量的评价，从另一个方面说明底物和酶亲和的特性和能力，为位阻理论提供了进一步的证明。 使用序列相似性搜索、模体搜索对β-琼胶酶B进行分析。序列相似性搜索、模体搜索显示β-琼胶酶B是一个结构独特的酶，普通的同源模建方法无法完成结构模键，更无法研究结构和功能的关系。使用远程同源识别和穿线法在低序列同源的条件下获得模型结构。根据远程同源识别和穿线法给出的序列对位的信息，以及模板分子所归属的家族信息，确定以下的氨基酸DZ17、D221、D236、D245、D288是p一琼胶酶B潜在的催化位点。在远程同源识别和穿线法构建的5个模型分子的基础上，使用分子对接软件Aut0DoCk将新琼二糖片段对接到模型分子内。根据对接的最佳的方案，结合腔附近的10埃内的酸性氨基酸为最可能的催化氨基酸。确定更多的潜在的酸性氨基酸为进一步研究的对象，其中ASP176、ASP221、 ASP236、ASP245是对接方法给出的研究对象。 用大引物PCR法对p一琼胶酶A进行氨基酸定点突变，构建了两个突变体E124A和E129A，经过表达和酶活测定，结果表明E124A和E129A的突变导致了p一琼胶酶A活性的丧失，证实E124和E129为琼胶降解酶的活性中心的推测是正确的。结合分子模建和蛋白质工程手段，得到了p一琼胶酶A催化中心的信息，这一过程对其他酶的催化中心的确定也有一定借鉴作用。 本论文使用生物信息学的方法对p一琼胶酶A和B进行了研究，获得了高质量结构模型，并使用分子对接的方法对结合腔进行了细致分析，获得了指导生物学实验进行的重要信息，并通过了实验验证。因此认为结构生物信息学是开展分子生物学实验，尤其是蛋白结构功能分析实验的重要辅助工具。