砷化合物在自然界中广泛分布，它们大都对生物体具有毒性，从而使许多生物体进化出各自独特的砷耐受系统。对生物体具有重要影响的砷化合物是以砷酸盐和亚砷酸盐的形式存在，它们通过各自的通道进入到生物体内，在砷解毒的过程中，最初的一步都是先由砷酸还原酶(ArsC)催化的砷酸盐[As(V)]到亚砷酸盐[As(Ⅲ)]的还原反应过程。目前至少已经有三种家族的ArsC被确定出来，它们在解毒过程中的作用是将五价的砷酸盐催化还原成三价的亚砷酸盐，还原后的亚砷酸盐在其它的相关蛋白的作用下被排出到细胞膜外。被氧化的ArsC不再具有还原酶活性，需要在相应的还原系统作用下再生。原核系统中的枯草芽孢杆菌染色体基因的skin因子上的ArsC是其中的一种，它包含有三个关键性的半胱氨酸残基(Cys10,Cys82和Cys89)，这些残基与砷酸还原活性以及酶自身的再生密切相关，枯草芽孢杆菌的ArsC由硫氧还蛋白(Trx)再生。目前，已经报道了枯草芽孢杆菌中还原态ArsC蛋白的晶体结构。另外，对于砷酸还原的反应途径中硫氧还蛋白还原酶(TrxR)还原Trx的分子机理以及相应的反应中间体的结构都已经做了深入的研究。但是，对于ArsC的溶液结构，以及Trx对ArsC再生过程中的反应中间体结构和相应的分子机理方面，仍然没有深入的研究。为了进一步了解ArsC蛋白的生物学功能以及它在再生途径中的分子反应机理，本文利用核磁共振方法解析了高分辨的还原态和氧化态ArsC的溶液结构，分析了Trx和ArsC之间的相互作用，同时通过模拟得到Trx和ArsC巯基-二硫键交换反应过程中的反应中间体，并解析出Trx-ArsC复合物的溶液结构。 主要的结果如下： 1.应用高场、高分辨核磁共振技术解析了枯草芽孢杆菌中还原态和氧化态ArsC的三维溶液结构。还原态和氧化态ArsC的溶液结构都具有典型的低分子量酪氨酸磷酸酶(LMWPTPase)的折叠方式，与金黄色葡萄球菌的砷酸还原酶结构有很高的相似性。通过还原态和氧化态ArsC结构比较，以及氨基酸主链原子的化学位移变化，发现还原态和氧化态ArsC结构上最大的不同之处位于Cys82-Cys89片段。在还原态中片段Cys82-Cys89形成了一段310-螺旋，而在氧化态中则变为无规结构，构象上的不同和两种状态之间的转换说明砷酸还原反应与蛋白构象变化相关联。 2.研究了枯草芽孢杆菌中Trx和ArsC之间的相互作用，体外生化实验结果证明了枯草芽孢杆菌中NADPH-TrxR-Trx-ArsC的还原反应途径。Trx和ArsC的滴定实验表明了Trx和ArsC之间的氧化还原反应是通过巯基级联反应完成，还原态Trx能够还原氧化态的ArsC。同时还确定了反应过程中Trx的Cys29和ArsC的Cys89形成瞬时的分子间二硫键。 3.利用突变方法制备出了Trx和ArsC反应中间体的模拟复合物，应用核磁共振技术研究并解析了枯草芽孢杆菌中Trx和ArsC所形成中间体复合物的溶液结构。结构比较发现，中间态的Trx没有发生很大的构象变化，而中间态的ArsC中片段Cys82-Val96形成介于还原态和氧化态ArsC之间的构象，显示出了ArsC再生过程中构象变化的中间状态，中间体复合物的结构加深了对于ArsC与Trx相互作用及反应过程的认识。