HNH（His-Asn-His）核酸内切酶广泛分布于细菌、古菌、真核生物、病毒或噬菌体中,具有切割核酸的活性。目前,对于常温微生物的HNH核酸内切酶已经有较广泛的研究,但是源自嗜热噬菌体HNH核酸内切酶生化功能及结构的研究却鲜有报道。GVE2（Geobacillus virus E2）噬菌体分离于东太平洋深海热液区,其宿主菌为嗜热细菌Geobacillius sp.E263,该菌最适生长温度为60℃。GVE2噬菌体基因组测序已经完成,其编码一种HNH核酸内切酶。本论文首先将GVE2 HNH核酸内切酶的基因克隆至表达载体pET-30a（+）,然后进行蛋白的诱导表达以及纯化,获得了重组的酶蛋白。其次,本文对该酶的生化性质进行了探讨。研究发现,重组的GVE2HNH核酸内切酶在60℃下具有非特异性DNA切割活性,能够切割线性λ DNA和闭合环状双链DNA。进一步的研究发现,该酶切割DNA的最适温度为60～65℃。热稳定性实验结果表明,该酶在100℃℃处理30 min后仍具有切割DNA的活性,证明其是一种耐热HNH核酸内切酶。该酶能够在pH 5.5到pH 9.0的的范围内对DNA进行切割,其最适反应pH值为8.0～9.0。此外,该酶活性依赖于二价金属离子:在Cu²⁺存在条件下,酶活性被抑制;在Mn²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Fe²⁺、Co²⁺、Zn²⁺或Ni²⁺存在条件下,该酶均有不同的切割活性,其中Mn²⁺存在时具有最佳的切割DNA活性。另外,我们发现高浓度的NaCl能够抑制该酶的活性。与中国科学院高能物理研究所龚勇教授课题组合作,本论文解析了 GVE2 HNH核酸内切酶的晶体结构,其晶体包含一个保守的ββα-metal结构域,三个保守的氨基酸残基（H93、N109和H118）以及一个Zn原子结合位点。尽管GVE2 HNH核酸内切酶与Gme（Geobacter metallireducens）HNH核酸内切酶的晶体结构非常类似,但是两者存在不同。此外,我们还解析了 GVE2 HNH核酸内切酶分别与Mn²⁺和Zn²⁺形成复合物的晶体结构。结果表明,两者复合物的晶体类似,但也存在不同。为进一步阐明GVE2 HNH核酸内切酶的催化机理,本论文构建了 GVE2 HNH核酸内切酶H93A、N109A和H118A突变体,并纯化得到了这三个突变体蛋白。圆二色光谱实验结果表明,H93A取代未引起GVE2HNH核酸内切酶二级结构的变化。但是,H118A取代明显地改变了该酶的二级结构,而N109A取代中度地改变了该酶的二级结构。与野生型蛋白相比,这三个突变体蛋白热稳定性均降低,暗示着这三个氨基酸残基的改变与该酶的耐热性相关。另外,我们分析了 GVE2HNH核酸内切酶H93A、N109A和H118A突变体切割DNA的效率。研究发现,与野生型GVE2 HNH核酸内切酶相比,H93A、N109A和H118A突变体的活性分别损失了96%、60%和83%。此外,我们探讨了不同浓度Mn²⁺和Zn²⁺对野生型及突变体GVE2 HNH核酸内切酶切割DNA活性的影响。研究发现,尽管Mn²⁺或Zn²⁺存在时,野生型酶蛋白均能够切割DNA,但是切割模式不同。Mn²⁺存在时,H93 A突变体几乎不能切割DNA活性,而N109A和H118A突变体具有减弱的切割活性;存在Zn²⁺时,H93A、N109A和H118A均不能切割DNA。此外,我们还发现,该酶结合Mn²⁺的能力要强于结合Zn²⁺的能力,从而为解释Mn²⁺是该酶的最佳金属离子提供了依据。本论文首次揭示了深海嗜热噬菌体GVE2 HNH核酸内切酶的生化性质、结构特征和催化机理,为阐明该酶在噬菌体GVE2生命周期中发挥的作用提供了理论基础,也为分子生物学及生物技术领域提供了嗜热的HNH核酸内切酶。