PolB蛋白是多氧霉素生物合成途径中发现的催化核苷骨架C-5位的甲基化酶,它与负责催化胸苷酸dTMP生成的胸苷酸合酶ThyX蛋白具有较高的同源性。遗传和生化实验结果表明PolB蛋白是第一个UMP甲基化酶,也是第一个具有催化LIMP/dUMP甲基化的双功能胸苷酸合酶。　　 我们首先通过多步柱层析制备了高纯度的PolB蛋白,接着采用座滴式气相扩散法对PolB蛋白及其与底物类似物5-Br dUMP或5-Br UMP的复合物的晶体生长条件进行大量的初筛和优化,并分别得到了高衍射质量的晶体,再在上海同步辐射光源收集到的衍射数据,利用分子置换法解析了它们的结构。　　 PolB蛋白的母体结构是以四聚体形式存在的,其单体的形状类似于降落伞。晶体结构比较结果揭示PolB和同源蛋白ThyX在二级结构和活性位点上相似,但多出了两段较长的环区结构,我们称之为Loop1和Loop2。对PolB母体及两个复合物的结构比较分析显示,尽管酶利用几乎相同的活性口袋催化两个不同的底物反应,两个底物与活性口袋周围残基的相互作用也基本相同,但Loop1和Loop2共同组成了活性口袋底物入口的大门并影响了对底物的选择性识别。大量突变体的构建和酶活检测实验表明:Loop1和Loop2以及位于这两段Loop上的关键残基很可能参与了和底物的相互作用,从而影响了酶的双功能活性。具有这两段Loop序列高度保守性的SVIPolB也被证实具有双功能催化活性,进一步说明了它们对底物进入的重要性。　　 尽管PolB催化UMP的活性更高,但两个底物的竞争性实验结果表明酶结合dUMP的能力更强。进化分析表明PolB有可能是ThyX的祖先,随着进化过程这一家族的双功能催化活性逐渐丧失。