奇球菌属(Deinococcus)是一类对电离辐射、化学诱变剂等压力胁迫具有极强耐受力的极端环境微生物，其中耐辐射奇球菌(Deinococcusradiodurans)和中度嗜热菌(Deinococcusgeothermalis)是研究DNA损伤修复、氧化应激反应以及生物体辐射抗性的模式生物。无嘌呤/无嘧啶(apurinic/apyrimidinic，AP)位点是一类常见的DNA损伤，由于其阻碍DNA正常复制和转录，因此通常需要参与碱基切除修复(Base excision repair，BER)的AP核酸内切酶负责清除这些具有毒性和致突变性的AP位点。目前，关于奇球菌属中的AP核酸内切酶的功能和结构特性还缺乏研究，同时耐辐射奇球菌的BER下游途径也尚不明确。
　　本文通过结构生物学、生化与分子生物学等方法对奇球菌属的AP核酸内切酶的结构和功能进行深入研究。首先，我们预测耐辐射奇球菌中含有唯一AP核酸内切酶同源物DrXth(DR_0354)，敲除drxth基因不会影响菌株的正常生长，但对高剂量DNA损伤因子胁迫(如UV、γ-ray和MMS)更为敏感，同时发现突变菌株的自发突变率相较于野生型明显提高。通过蛋白表达、纯化、结晶和X射线衍射，成功解析得到分辨率为1.5?的DrXth蛋白晶体结构，结构显示DrXth蛋白由外围9个α螺旋和中心12个β折叠组成。以上结果表明DrXth具有典型的ExoⅢ家族AP核酸内切酶结构，能够参与耐辐射奇球菌DNA损伤响应与修复途径，并在维持基因组的稳定性中起到重要作用。
　　体外生化功能分析表明，耐辐射奇球菌的DrXth是一个多功能DNA损伤修复酶，具有AP核酸内切酶、3-5核酸外切酶、3-磷酸二酯酶和3-磷酸酶活性，但没有核苷酸切割修复活性；酶动力学分析结果显示DrXth与AP位点底物反应的Kcat/Km值最大，这表明AP核酸内切酶活性为其主要功能；DrXth的AP核酸内切酶活性偏好Mg2+，而核酸外切酶活性偏好Mn2+。此外，蛋白点突变的酶活实验和凝胶电泳迁移实验显示，G198是影响DrXth与底物结合及切割的关键位点，而且G198点突变补偿株在压力胁迫下较为敏感，表明该位点是DrXth行使功能所必不可少的。另外，通过体外pull-down和酵母双杂交实验发现DrXth与DNA聚合酶Ⅲβ亚基(DrDnaN)之间存在相互作用，酶活实验进一步验证DrDnaN对于DrXth的内切酶活性与外切酶活性均有促进作用，这暗示着DrDnaN可能能够调控DrXth蛋白参与BER途径。
　　通过生物信息学分析，发现奇球菌属的另一个代表性菌种中度嗜热球菌中含有两个ExoⅢ家族AP核酸内切酶(Dgeo_0461和Dgeo_2484)，两者均能补偿drxth缺失导致的UV和MMS胁迫抗性下降。针对DgXth1(Dgeo_0461)进一步检测蛋白体外活性，发现DgXth1与DrXth功能高度相似，且Mn2+对DgXth1外切酶活性的催化效率远远高于Mg2+。此外，通过系统发育树分析发现奇球菌属中含有两类ExoⅢ家族AP核酸内切酶，分别属于不同的进化分支，并且我们推测其中一类广泛存在的Ⅰ型ExoⅢ家族AP核酸内切酶在进化上普遍偏好Mn2+作为其活性调控因子。
　　综上所述，本研究对奇球菌属BER途径中AP核酸内切酶的结构和体内外功能进行了较为详细的研究，揭示其在DNA损伤修复及压力胁迫响应中起到的重要作用。研究结果不仅加深了对奇球菌属中AP核酸内切酶的认识，同时也为进一步探究碱基切除修复途径的分子机制提供了新思路。