蛋白质是生物功能的执行者,结构决定功能。在生物体内,蛋白质的功能是多层面的,包括识别不同相互作用的配体、催化功能、调控功能以及作为结构支撑功能等。相应地,蛋白质的结构也呈现多样化,既有功能相对稳定、具有固定折叠形态的结构蛋白,也有内在无序结构、但在执行生物功能时可能发生结构改变的蛋白质。蛋白质的结构功能关系的研究是当前生物化学、分子生物学以及结构生物学的重要研究领域。一方面,通过对蛋白质结构的研究,可以预测并验证其功能;另一方面,蛋白质功能的研究可以验证并加深对结构的理解。核磁共振波谱是解析蛋白质结构,研究蛋白质与其它生物分子相互作用的重要方法,特别是针对溶液中的蛋白质的研究独具优势。本论文选取了两个蛋白—谷氨酸棒杆菌蛋白CGL2373（预测为有固定折叠结构）和人源蛋白TGIF1的C端结构域RD2（预测为内在无序结构蛋白）作为研究对象,应用核磁共振波谱方法及其它生物化学方法,围绕它们的结构与功能展开研究。具体研究内容与结果包括:1. 谷氨酸棒杆菌蛋白CGL2373的结构与功能研究。通过基因序列测定与比对,生物信息学研究表明CGL2373属于参与细菌细胞内应激反应的蛋白质大家族Bet v-1的成员,然而目前其原子级别三维空间结构与生物功能尚未明确。通过基因工程技术,成功在大肠杆菌表达体系中获得了重组蛋白CGL2373;随后,应用液体核磁共振波谱方法,对¹⁵N-¹³C双标记的CGL2373样品,采集了大量二维和三维核磁共振实验数据,解析得到了CGL2373的原子分辨的三维结构。CGL2373由3个α螺旋,1个3₁₀螺旋以及7个β折叠组成,中间有一个巨大的疏水空腔。基于结构的Dali 8同源性分析,发现CGL2373与两个蛋白质家族的关联性较高,即ABA受体蛋白家族和聚酮环化酶家族。进一步通过结构比对分析,预测CGL2373应该属于聚酮环化酶家族,并可能属于一种非典型的聚酮环化酶蛋白,该预测有待进一步的实验验证。2. 人源蛋白TGIF1的C端结构域RD2的结构与功能研究。转化生长相互作用因子TGIF1是细胞分化必不可少的调节蛋白,在胎儿面部和大脑发育、造血、骨骼形成以及能量代谢等方面起着重要作用。课题组前期已详细研究了TGIF1的DNA结合结构域HD的结构-功能关系。本论文聚焦在TGIF1蛋白结合其它蛋白的RD2结构域的结构-功能研究。通过蛋白质序列对结构进行预测,表明RD2为内在无结构蛋白。通过基因工程技术,成功表达了TGIF1-RD2（256-375）重组蛋白样品。应用液体核磁共振波谱技术,完成了该蛋白的主链和侧链的NMR谱峰归属,通过对谱峰化学位移的分析表明,TGIF1-RD2（256-375）的确为无结构蛋白。此外,前人在人体细胞内的实验发现,TGF-β信号通路蛋白Smad2的MH2结构域可以与TGIF1-RD2发生相互作用,该相互作用抑制TGF-β信号通路的信号传递。然而本研究采用了多种实验手段,包括核磁滴定、GST-Pull down、Co-IP和Y2H,发现在所采用的稀溶液或酵母细胞条件下,TGIF1-RD2与Smad2-MH2不能相互作用。因此,我们推测TGIF1与Smad2在人体细胞内的相互作用可能需要其它生物分子的介导。综上所述,虽然取得了关于蛋白CGL2373和TGIF1-RD2的结构-功能关系的一些新认识,但完整理解它们的构效关系仍需要更深入的研究。