幽门螺杆菌(Helicobacter pylori)是一种螺旋状的革兰氏阴性菌,主要寄生于人胃粘膜中,长期感染可引发多种肠胃疾病,如胃炎等。幽门螺杆菌的致病性与其鞭毛介导的运动性以及毒力因子的释放能力相关。因此,研究幽门螺杆菌运动及其致病性相关的大分子机器结构,可为幽门螺杆菌的防治策略提供信息。本文通过冷冻电镜电子断层成像技术(cryo-Electron Tomography,简称cryo-ET)对幽门螺杆菌进行原位结构的研究,并结合sub-tomogram average技术对幽门螺杆菌野生株以及ΔfliG、ΔfliY、ΔfliY_N突变株的鞭毛马达原位结构进行了解析和比对分析。同时,还对幽门螺杆菌的类cag-IV型分泌系统(cag-T4SS like)结构,进行了初步的原位三维结构解析。通过这些研究,获得了以下结果:1、获得幽门螺杆菌的原位结构,包括内外双层膜、外膜包裹的鞭毛丝状体、趋化性受体、鞭毛马达等结构。2、解析了野生型幽门螺杆菌鞭毛马达的原位三维结构。结构显示幽门螺杆菌鞭毛马达的保守结构和分布位置,包括C环、stator、rod、MS环、P环、L环等。以及幽门螺杆菌鞭毛马达上所特有的结构信息,如具有明显18次对称性的cage结构。3、在野生型幽门螺杆菌的原位结构中,发现部分未组装完全的鞭毛结构。并将这些未组装完全的鞭毛结构与组装完全的鞭毛结构进行对比,提出了幽门螺杆菌的鞭毛组装模型。4、多株突变株鞭毛马达结构与野生型幽门螺杆菌鞭毛马达结构的对比结果表明,C环和可溶性输出装置在幽门螺杆菌鞭毛马达上的组装过程受FliY的C端结构的影响。并且从结构层面上证明了,FliG在幽门螺杆菌鞭毛马达早期的组装过程中起着至关重要的作用。5、在部分ΔfliY_N幽门螺杆菌突变株的原位结构中,发现类似cag-T4SS pilus的管状结构。6、发现了类似cag-T4SS的结构密度。结合sub-tomogram average技术,解析了处于未感染状态下的幽门螺杆菌类cag-T4SS的原位三维结构。