蛋白酶体是普遍存在于古菌,真核生物以及一些细菌中的一种降解蛋白质的复合物,在细胞的生命活动中起着重要的作用。目前关于蛋白酶体激活机制的研究主要包括两个方面：泛素化及ATP依赖的蛋白酶体激活途径；非泛素化及ATP依赖的蛋白酶体激活途径。Smurfl与Smurf2是泛素-蛋白酶体途径中的一种泛素连接酶E3,属于C2-WW-HECT家族的泛素连接酶,在蛋白质泛素化中起着重要的作用,同时在骨的分化以及RhoA信号转导中也起着关键的作用。Smurf2中的C2结构域与HECT结构域通过分子内的相互作用而抑制其自身的连接酶活性,但是关于Smurf1-C2结构域的功能还不是很清楚。因此本论文通过结构生物学对Smurf1-C2结构域进行研究,为以后更深入了解其重要功能奠定了基础。REG家族是一种不依赖于泛素化及ATP激活蛋白酶体酶活性的蛋白酶体激活因子,通过结合到桶状蛋白酶体的末端来激活其特异的蛋白酶活性。其中REGγ能特异性的激活蛋白酶体降解碱性氨基酸形成的肽键,而且是目前发现的唯一一种能激活蛋白酶体降解完整蛋白（如p21,SRC-3）的激活因子。我们所研究的Smurfl蛋白是最近被报道通过REGγ-蛋白酶体途径进行降解的。同时REGγ在细胞周期,细胞凋亡,病毒感染,癌症的发生及其他人类疾病中都起着重要的作用。因此我们通过结构生物学的手段对REGγ进行研究,进而揭示出REGγ激活蛋白酶体的重要机制。本论文的第一部分的研究内容是对Smurf1-C2结构域进行了晶体学及细胞功能学的研究,通过X射线衍射获得并解析了分辨率为2A的Smurf1-C2三维结构。其空间结构由典型的反平行p片层组成,并结合有两个硫酸根离子以及一个氯离子,通过对顶端硫酸根结合位点的分析,发现两个重要的氨基酸残基：K28与K85。继而通过定点突变及细胞定位实验证明：Smurf1-C2结构域对于Smurf1在细胞中的定位起着非常重要的作用,并非像Smurf2-C2对Smurf2-HECT的分子内自抑制作用；同时证明Smurf1-C2与细胞膜的结合方式是非钙离子依赖型的。本论文的第二部分的研究内容为解析了分辨率为3A的REGy七聚体的结构,同时解析了突变体REGγ-linker的结构,即用人工六肽（GAVSAG）来取代REGy蛋白序列中60位到107位的氨基酸残基。通过对REGγ-linker结构分析,蛋白酶体的激活实验以及细胞定位实验表明：60位到107位柔性区不影响REGy的空间结构及对蛋白酶体酶活性的激活,但使REGy的定位从细胞核中转移到了细胞质中,揭示出该区域含有核定位信号。本论文的第三部分的研究内容是对突变体REGy-linker （K188E）结构进行了解析,通过对其结构分析以及与REGy结构的比对发现蛋白酶体激活区域（143位到152位氨基酸残基）和结合蛋白酶体的C末端均发生了重要的构象变化：E链和D链中150位的甘氨酸构象都发生了改变。通过定点突变及蛋白酶体激活实验证明,150位的甘氨酸以及148位的谷氨酸在REGy激活蛋白酶体酶活性中起着非常关键的作用,同时我们的研究还进一步揭示出REGy具有不同于低等生物中蛋白酶体激活因子PA26激活蛋白酶体的机制。本论文的研究结果为以后关于Smurfl在细胞生命活动中的功能研究提供了理论基础,同时为研究REGy激活蛋白酶体酶活性的详细机制以及REGy在细胞中重要的生物学功能提供了结构上重要的依据。