在此论文中,我们用多维核磁共振波谱学（multidimensional NMR spectroscopy）的方法解析了裂殖酵母中联系RNAi与染色质修饰的蛋白质Stcl的N端保守区域串联锌指结构域的溶液三维结构以及用X射线晶体学（X-ray cystallography）的方法解析了人源组蛋白甲基转移酶NSD3的C末端串联PHD结构域与组蛋白H3尾巴的复合物的高分辨率的三维结构。本论文将分四个章节来阐述。第一章介绍Stcl所参与的裂殖酵母着丝粒区域RNA干扰介导与异染色质组装相关的修饰的背景综述。RNA干扰是一类保守的由小RNA参与的基因沉默机制。这种沉默可以是转录后水平的,通过转录本的剪切和翻译的抑制,也可以是转录水平的,即通过染色质的修饰。人们已经发现在真核生物中小RNA依赖的染色质修饰参与基因组的调控。在裂殖酵母的着丝粒区域,RNAi对于CLRC （Clr4）产生的H3K9甲基化的建立和维持都是必需的。着丝粒周边转录本被处理成siRNA及与异染色质因子的结合都有助于着丝粒周边重复转录本的沉默及异染色质形成。在所有siRNA介导染色质修饰的体系中,一个关键问题是RNAi如何和染色质修饰联系起来。英国的研究小组在与裂殖酵母着丝粒周边异染色质完整性相关的因子的筛选中发现了Stcl。Stcl参与RNAi依赖的CLRC的募集,在体内既能与RITS （Agol）又能与CLRC相互作用。第二章重点讲述我们对于Stc1的研究方法和实验结果。我们解析了Stc1保守的N端区域的溶液结构。该结构揭示了Stc1实际上包含两个串联的没有固定相对取向的锌指模块,与之前预测的LIM结构域有差异。我们通过核磁弛豫和残留偶极耦合分析也证实了这一点。同时我们发现C端富含带负电的天冬氨酸和谷氨酸的非保守区域在溶液中是天然无序的。为了剖析Stc1结构与功能的关系,我们与Bayne实验室合作。她们通过体内、体外实验分析发现N端两个锌指模块都参与Ago1的结合,而C端无折叠的区域负责结合CLRC。我们的工作从分子机理层面解释了Stcl介导的RNAi与染色质修饰的联系。第三章简要归纳组蛋白H3K36甲基化的背景信息。从酵母到哺乳动物中都发现有H3K36的甲基化。NSD （nuclear receptor SET domain-containin）家族是一类重要的H3K36组蛋白甲基转移酶,包含三个成员NSD1,NSD2（WHSC1/MMSET）和NSD3（WHSC1L1）。NSD家族成员被报道与很多疾病相关。除了催化的SET结构域,还包含很多与染色质结合相关的结构域,比如PWWP, PHD和Cys-His富含的C5HCH结构域。目前对这类酶的催化区域的性质和底物的特异性已研究得比较深入,但是这类酶是如何被定位和调控的还知之甚少。因此,我们关注了NSD家族上与染色质结合相关的结构域,尤其是C末端保守的PHD5-C5HCH串联模块。其中C5HCH结构域是NSD家族所特有的。第四章阐述了我们对于NSD蛋白家族C末端PHD5-C5HCH串联模块的结构和功能研究。小牛胸腺组蛋白pull down实验显示NSD2和NSD3的PHD5-C5HCH结构域都能和组蛋白H3结合,但是NSD1的对应区域没有看到明显的与组蛋白的相互作用。通过peptide array实验,我们发现NSD3的PHD5-C5HCH区域对包含H3K4me0和H3K9me3小肽的结合有偏好性。ITC和核磁滴定也验证了这点。为了解释这种相互作用的分子机理,我们解析了NSD3的PHD5-C5HCH结构域单体,及分别与H3（1-7）、H3（1-15）和H3（1-15）K9me3小肽的复合物晶体结构。我们的结构揭示了NSD3的PHD5和C5HCH模块通过保守的疏水相互作用形成一个整体且H3的小肽只结合在PHD5这一边。这是继DPF3b之后第二个串联PHD模块的结构,且与DPF3b识别组蛋白尾巴的模式完全不同。PHD5是一个典型的PHD折叠模块,负责与H3的结合。其H3K4me0的识别模式与传统的BHC80（2puy）类似。其H3K9me3的识别模式也与CHD4-PHD2（2L75）类似。C5HCH可能不结合组蛋白,其功能还不清楚。此外,我们通过序列比对和ITC等实验分析了NSD家族不同成员的PHD5-C5HCH结构域对组蛋白H3尾巴不同的结合能力和偏好性。我们的工作为NSD家族蛋白如何定位到染色质上提供了一点线索。