S-腺苷甲硫氨酸(SAM)自由基酶是近年来发现的一类新型酶家族。这类酶含有CX3CX2C的保守结构域，用于结合一个特征的[4Fe-4S]簇，通过还原型铁硫簇对SAM的还原，产生一个高活性的5-脱氧腺苷自由基（5-dA自由基），从而引发多种多样的自由基类型的酶反应，包括大分子蛋白质的激活，DNA的修饰，维生素、辅酶和抗生素等天然产物的合成。由于这类蛋白对氧气敏感增加了体外实验操作的复杂性，并且自由基催化反应的类型复杂，尽管通过生物信息学分析被鉴定的SAM自由基酶数量众多，但是仅有极少数酶的催化机制被清晰的解析。本文以核苷类抗生素多氧霉素为研究对象，鉴定了其合成途径中极其重要的能够引发C-C键成环的SAM自由基酶PolH和一个去磷酸酶PolJ的功能，并且通过体内敲除、体外酶活测试、定点突变及谱学表征等手段，对PolH的催化机制进行了深入的研究。　　为了鉴定PolH和PolJ的功能，我们首先体内敲除了polH和polJ，但是以敲除目的基因的菌株积累的产物作为底物并没有测得PolH和PolJ的催化活性。接着我们在无氧的环境中对PolH进行体外纯化和重构，利用PolH-PolJ体外双酶偶联反应体系和PolH单独反应体系确认了PolH以3-EUMP为底物并生成独特八碳糖双环结构庚糖酸-5-磷酸octosyl acid5-phosphate(OAP)的关环产物，OAP在磷酸酶PolJ的作用下脱磷酸生成庚糖酸octosyl acid(OA)。OA是一些重要核苷类抗生素的骨架来源，解析清楚OA的合成途径对于研究此类抗生素的生物合成具有重要意义。为了深入研究PolH的自由基催化机制，我们通过PolH在氘水中的反应及所有半胱氨基酸突变体活力测试实验发现第209位半胱氨酸能够为底物自由基中间体提供还原的氢原子。C209A突变体蛋白不仅能够生成OAP还能够生成异构体epi-OAP。电子顺磁共振(Electron paramagnetic resonance，EPR)在77K温度下能监测到C209A在反应过程中形成的底物自由基。利用同位素底物[55"-2H2]-3-EUMP，通过LC-MS/MS和EPR分析，我们发现SAM还原形成的5-dA自由基首先攫取底物C5位的氢形成底物自由基中间体，然后自由基电子转移到C7位并最终被209位的半胱氨酸还原形成OAP和epi-OAP。通过一系列的突变体生化实验，PolH尽管含有9个保守的半胱氨酸，但很有可能仅有一个铁硫簇参与电子传递。　　本文的工作鉴定了多氧霉素合成途径中的PolH和PolJ两个关键酶的功能，解析了核苷类抗生素重要骨架OA的合成途径，大大地推动了多氧霉素及其他类似骨架核苷类抗生素生物合成途径解析的研究进展。并且深入研究了SAM自由基酶PolH的催化机制，其为首个清晰解析的通过氨基酸还原自由基并引发C-C键形成的蛋白，对于丰富SAM自由基酶的催化机制类型有重要的意义。