线粒体脂肪酸β氧化包括四步催化反应过程,通过这四步反应过程脂酰CoA的脂肪酸链被逐渐降解掉两个碳原子。参与这四步催化反应的酶类依次包括脂酰CoA脱氢酶、烯脂酰CoA水合酶、L-3-羟脂酰CoA脱氢酶以及硫解酶,这四步反应过程是:在线粒体脂肪酸β氧化第一步反应中,脂酰CoA脱氢酶催化脂酰CoA脂肪酸碳链α和β位之间的脱氢酶反应,生成反式-2,3-烯脂酰CoA；然后烯脂酰CoA水合酶催化反式-2,3-烯脂酰CoA的α和β位之间的水合反应生成L-3-羟脂酰CoA；在第三步反应中,L-3-羟脂酰CoA脱氢酶催化L-3-羟脂酰CoA的α和β位之间的再次脱氢反应,生成3-酮脂酰CoA；最后硫解酶将3-酮脂酰CoA降解成一个乙酰CoA分子和一个缩短两个碳原子的脂酰CoA。现已发现许多代谢性疾病与线粒体脂肪酸β氧化缺陷相关,例如代谢性酸中毒、高氨血症、脂肪肝以及糖尿病等。最近有关β氧化机制和缺陷治疗的研究越来越受到人们的重视,线虫是人类代谢疾病研究的一种良好的动物模型,但有关其线粒体β氧化的结构与功能的报道却很少。作者克隆表达了三种与线虫脂肪酸代谢相关的基因,这些基因分别是Y45F3A.3,C32E8.9和F53A2.7,根据WormBase数据库的信息,它们的表达产物分别为线虫极长链脂酰CoA脱氢酶、烯脂酰CoA水合酶以及硫解酶。作者将这三种基因克隆到原核表达载体上,在大肠杆菌中大量表达,并分别纯化得到了高纯度的蛋白质样品。然后通过晶体生长条件的优化得到了高质量的蛋白晶体,利用日本光子工厂的BL5A线站和BL17A线站分别收集了这三种蛋白质晶体的高分辨率衍射数据,最终解析了线虫线粒体极长链脂酰CoA脱氢酶结合底物C11-CoA的晶体结构、线虫线粒体烯脂酰CoA水合酶的晶体结构和线虫线粒体硫解酶及其结合底物CoA的晶体结构。　　 线虫极长链脂酰CoA脱氢酶的三维结构和静态光散射实验证明了该脂酰CoA脱氢酶具有独特的四聚体聚合状态,而现今发现的其他极长链CoA脱氢酶都不具有这一聚合状态,并且体外测活实验说明了线虫极长链脂酰CoA脱氢酶的四聚体结构正是其催化底物脱氢反应的活性状态。线虫极长链脂酰CoA脱氢酶结合底物C11-CoA的晶体结构以及体外测活的实验结果揭示了该脂酰CoA脱氢酶可改变底物结合位点的构象进而扩大底物结合口袋的空间以容纳具有更长脂肪酸碳链的底物。线虫烯脂酰CoA水合酶晶体的空间群为P21,晶胞参数为α=138.6,b=116.7,c=115.3(A),α=β=90.0,γ=124.0°。通过对于线虫烯脂酰CoA水合酶晶体衍射数据的分析,作者推测该晶体并非普通的“孪晶”而是由三套空间群均为P21的晶格系统组成的“三晶”。根据这一假设并借鉴“去孪”程序的原理,作者通过自行编写“去三晶”程序最终解析了该线虫烯脂酰CoA水合酶的晶体结构。静态光散射实验证明该线虫烯脂酰CoA水合酶具有不同于其他烯脂酰CoA水合酶的三聚体结构。线虫硫解酶是由分子量为43 kDa单体组成的同源四聚体结构,结构分析表明线虫硫解酶为合成硫解酶,对其野生型及其突变体的体外测活实验说明线虫硫解酶的四聚体结构是其催化乙酰乙酰CoA的降解反应所必需的。线虫硫解酶的四聚体状态是依靠亚基间129-143位铰链区的疏水相互作用维持,结构分析表明该铰链区的缺失导致线虫硫解酶结合底物的口袋进一步扩大,这有可能使线虫硫解酶的主要功能由合成硫解酶向分解硫解酶转变。