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鞭毛运动是细菌在液体环境中运动的主要形式，它不仅可以使细菌趋利避害，向适宜的环境移动，在细菌感染宿主和菌膜形成等多种细胞功能中也发挥重要作用。鞭毛的运动是通过锚定于细胞内膜的鞭毛马达旋转来实现的。在以大肠杆菌（Escherichia coli）为例的周生鞭毛菌中，当鞭毛马达逆时针(CCW)旋转时，多根鞭毛可以聚集成束使细菌快速前进;而当鞭毛马达顺时针(CW)旋转，鞭毛束解聚，细胞原地翻转，改变运动方向。鞭毛马达是由锚定于细胞基底部的转子和穿过细胞内膜的定子组成的。转子是由多拷贝的FliG（26个）、FliM(34个)和FliN（＞100个）组成的超大复合物。定子则是由膜蛋白MotA和MotB组成的异六聚体(MotA4MotB2)复合物。鞭毛马达旋转的动力来自质子流通过由定子蛋白形成的细胞内膜通道时所产生的势能。而定子蛋白MotA可以与转子蛋白FliG产生静电相互作用使势能转化为动能，驱动转予旋转。
细菌中广泛存在的第二信使c-di-GMP可以通过作用于不同的效应蛋白或RNA来调控不同的细胞功能。近来的研究表明，c-di-GMP可以抑制细菌的鞭毛运动。在大肠杆菌和沙门氏菌(Salmonella enterica)中，含有PilZ domain的蛋白YcgR可以作为c-di-GMP的效应蛋白来抑制鞭毛马达的旋转。目前的研究认为YcgR结合c-di-GMP后直接作用于鞭毛马达蛋白，但对具体作用的靶蛋白有三种不同观点:Boehm等认为YcgR结合c-di-GMP后直接作用于MotA;Paul等认为FliG和FliM是YcgR结合c-di-GMP后作用的靶蛋白;而Fang等则认为YcgR的首要作用蛋白是FliG。
本文报道了大肠杆菌YcgR结合c-di-GMP的2.3(A)晶体结构。结构显示，YcgR的N端YcgR-N domain和C端PilZ domain依靠PilZ domain的一段长loop相连。两个交叉排列的c-di-GMP分子通过阳离子-π相互作用(cation-π interaction)和大量氢键作用牢牢结合在两个domain之间。结合结构信息和YcgR定点突变蛋白的ITC实验结果发现R114、R118和D145是YcgR结合c-di-GMP的关键残基。200mMKC1会使YcgR与c-di-GMP的结合力完全丧失。为了探究YcgR结合c-di-GMP后抑制鞭毛运动的机制，我们对可能作用的鞭毛马达蛋白MotAa(膜蛋白MotA的胞质部分)、FliG和FliM进行了重组表达和纯化。利用pull-down法和SPR（Surface Plasmon Resonance，表面等离子共振）法鉴定了YcgR和YcgR-c-di-GMP作用的靶蛋白。Pull-down结果显示YcgR和YcgR-c-di-GMP都可以和MotAa和FliG相互作用，但都不与FliM相互作用。SPR与pull-down结果相同，且通过测定结合力发现c-di-GMP使YcgR与FliG的结合力增强。在此基础上初步建立了YcgR结合c-di-GMP抑制鞭毛运动的作用机制:没有结合c-di-GMP时，YcgR可以与MotA和FliG产生微弱的相互作用，而c-di-GMP的结合使YcgR从柔性结构变为较刚性的结构，加强YcgR与FliG之间的相互作用，从而影响定子蛋白MotA与转子蛋白FliG之间的能量传递，使转子转速下降，鞭毛运动减速，起到“刹车”的作用。