piRNA（PIWI-interacting RNA）是庞大的非编码RNA家族的成员之一,一般与 PIWI（P-element-induced wimpy testis）蛋白特异性结合形成 piRISC（piRNA-induced silencing complex）复合物进而参与正常配子发育和繁殖的转录调控。研究表明PIWI蛋白的N端多存在精氨酸甲基化修饰,此修饰为TDRDs（Tudor domain containing proteins）提供了结合位点,而TDRDs-PIWI之间的相互作用是PIWI正常发挥其生物学功能的关键前提,因此研究两者之间的互作是非常有价值的。目前关于TDRDs与PIWI蛋白之间的相互作用的研究已经越来越深入,但是仍然存在许多空白亟待弥补。前期研究发现,TDRDs含有特异的Tudor功能结构域,可以识别甲基化精氨酸修饰。目前,人源TDRDs蛋白家族已鉴定13个TDRD蛋白,其中,TDRD2、TDRD3、SND1（staphylococcal nuclease domain-containing 1）这三种蛋白Tudor结构域识别PIWI蛋白的特异性及分子机理已经被阐述,而其他的TDRDs蛋白识别PIWI蛋白的特异性及结构基础却知之甚少,仅有研究证明它们可能与PIWI蛋白相互作用,但是作用位点和识别机理还需要进一步研究。基于SND1等Tudor结构域蛋白的结构信息和PIWI蛋白结合机制,我们猜测其余未解析出蛋白结构的TDRD蛋白可能与SND1等蛋白具有相同的结合机制,即这些TDRD蛋白的某个或者某几个Tudor结构域中含有一个由芳香族氨基酸构成的芳香槽,甲基化精氨酸修饰的PIWI蛋白可以通过甲基基团与芳香族氨基酸之间的相互作用插入芳香槽中以实现二者的结合。于是,本论文首先对人源TDRDs蛋白家族成员中所有的Tudor结构域氨基酸序列进行多重序列比对,发现这些Tudor结构域中或多或少都具有部分与SND1中形成芳香槽有关的保守氨基酸残基。因此,综合氨基酸序列比对的结果及前人的研究,本论文选取了有一定研究基础的TDRD1、TDRD2、TDRD4、TDRD7和TDRD9五种蛋白作为研究对象,这五种蛋白中包括了三种不同保守性的Tudor结构域,具有一定代表意义。我们首先根据序列比对结果针对以上五种蛋白中的Tudor结构域中的保守氨基酸残基设计突变体,并通过基因重组成功构建了 29种突变体的表达载体,经表达纯化后得到了突变体和野生型的可溶性蛋白总计30种。我们利用荧光偏振分析（Fluorescence Polarization Assay,FP）检测这些可溶性蛋白与不同甲基化精氨酸修饰的PIWIL1（PIWI-like protein 1）多肽的结合情况,基于FP的实验结果筛选部分蛋白进行蛋白结晶和同源建模,并结合三方面的结果来共同分析TDRD蛋白与不同甲基化精氨酸修饰的PIWIL1多肽的结合机制。结果表明,TDRD1₁、TDRD1₂和TDRD1₃都更倾向于结合对称双甲基化精氨酸（SDMA）修饰的PIWIL1多肽,且结合机制与SND1类似,但是TDRD1₁结合能力最弱,原因可能是因为TDRD1₁不具备完整的芳香槽;TDRD4中仅有TDRD4₅显示出了较强的结合甲基化精氨酸修饰PIWIL1多肽的能力,但是它更倾向于结合不对称双甲基化精氨酸（ADMA）修饰的PIWIL1多肽,同样,TDRD9也更偏好结合ADMA修饰的PIWIL1多肽,但是两者中TDRD4₅的结合能力相较而言更强,TDRD4₅可能通过芳香槽与甲基基团的相互作用来结合ADMA修饰的PIWIL1多肽,而TDRD9的结合机制则可能与TDRD4₅不同,可能存在某种特别的结合机制。同时,本论文还进行了 Tudor结构域蛋白与PIWI蛋白的共结晶实验,但最终我们没有获得复合物晶体。在此实验基础下,我们利用合作者制备的TDRD2的Fab抗体与TDRD2的Tudor结构域进行了共结晶实验,并成功的获得并解析了TDRD2-Fab的复合物结构。此方法为我们进一步研究Tudor结构域及其他蛋白的结构奠定了基础。