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通过位点特异性自旋标记电子顺磁共振方法能够获得生物大分子的动力学信息、易趋性信息和距离信息,近年来该方法已经被广泛的应用于生物大分子的结构功能研究中。在本论文中,我们使用电子顺磁共振方法对膜蛋白YgaP和IFITM3的结构功能进行研究,成功地解析了去污剂中全长YgaP膜蛋白的三维结构以及IFITM3蛋白的跨膜拓扑结构。论文由四个章节组成。第一章简要介绍了电子顺磁共振的基本理论、电子顺磁共振中的各种相互作用力以及电子顺磁共振谱仪的组成。第二章主要介绍电子顺磁共振方法在生物大分子中的应用。首先简要描述各种不同的自旋标记物和自旋标记方法。然后重点阐述位点特异性自旋标记电子顺磁共振技术的基本原理,并详细描述通过该方法得到蛋白质特定位点的动力学信息、易趋性信息以及位点之间的距离信息。最后还简要介绍了几个电子顺磁共振方法在膜蛋白以及核酸的结构功能研究中的实例。在第三章中我们综合使用连续波电子顺磁共振、脉冲电子顺磁共振以及刚体计算方法成功地解析了全长YgaP膜蛋白的三维结构。具体的来说,首先通过系统的连续波电子顺磁共振分析得到YgaP蛋白跨膜结构域的动力学数据和易趋性数据,进而获得YgaP蛋白跨膜结构域的二级结构特征。然后使用连续波电子顺磁共振和双电子-电子共振方法测量得到YgaP蛋白跨膜结构域中的距离信息,并用于刚体结构计算中,获得YgaP跨膜结构域的三维结构。而后,我们还运用双电子-电子共振方法测量得到YgaP跨膜结构域与水溶性硫氰酸酶结构域之间的长程距离约束,并结合硫氰酸酶结构域的液体核磁共振结构,通过刚体计算方法得到全长YgaP膜蛋白的三维结构。此外,我们还对YgaP膜蛋白结合硫氰酸酶反应产物SCN-前后的动力学、易趋性和距离变化进行检测,结果发现YgaP蛋白结合底物SCN-后会发生构象变化,揭示了大肠杆菌细胞膜上的YgaP蛋白转运硫氰酸根离子的机制。第四章中我们综合使用电子顺磁共振方法和核磁共振方法解析了IFITM3蛋白的跨膜结构域在去污剂DPC中的跨膜拓扑结构。连续波电子顺磁共振谱图分析和易趋性数据分析表明IFITM3蛋白的C末端存在一个长跨膜螺旋,N端疏水区域含有两个较短的膜内α螺旋,该结果证明IFITM3蛋白是一个Ⅱ型膜蛋白。我们还使用液体核磁共振方法对IFITM3蛋白的二级结构和主链弛豫进行分析,结果进一步证明IFITM3蛋白的Ⅱ型膜蛋白拓扑结构。该跨膜拓扑结构为IFITM3蛋白能够阻碍膜半融合的病毒抑制机理提供了结构基础。