白细胞介素IL-21由激活的CD4+T细胞、滤泡辅助性T细胞以及自然杀伤T细胞分泌,在先天性免疫以及适应性免疫反应中发挥出多重效果,其生物学活性则由IL-21与其同源的受体复合物结合从而被激活。最新研究得到IL-21的突变体将人hIL-21CD loop上的氨基酸用IL-4螺旋C上更稳定的氨基酸替换,之后激活受体的生物学活性增强十倍。生物活性的基础在于蛋白质在溶液中的动态行为,因此对蛋白质在体内动力学变化过程的研究,能够帮助我们揭示其作用机理。而核磁共振(NMR)技术可以提供分子动力学与分子间相互作用的信息,因此本论文首先通过优化复性方法得到具有生物学活性的蛋白质溶液,之后利用核磁共振技术归属突变体蛋白hIL-21/hIL-4的主链信号,并进行蛋白质分子动力学的弛豫分散实验,主要内容如下：1.重组蛋白在大肠杆菌(E. coli)中表达时大部分以包涵体形式存在,为了得到活性蛋白质溶液,成功复性很关键。而传统的分步透析复性常使中间态存在时间过长,蛋白易聚集。采用优化后的两步稀释透析复性,显著提高了透析效率与蛋白产量。之后采集mIL-21蛋白在磷酸盐buffer(pH8.5)中的一维氢谱,结果显示蛋白质在溶液中形成正确的三级结构并具有生物活性,对后续主链归属奠定了较好的基础。2.在优化的复性条件基础之上,得到了15N、13C同位素双标记的重组嵌合蛋白hIL-21/hIL-4,运用液体高分辨核磁共振技术采集了二维15N-HSQC谱以及三共振谱,对嵌合蛋白的大部分主链信号进行了归属及解析。3.通过15N弛豫来研究蛋白质动力学。进行了R2弛豫分散实验,在射频场强改变的条件下,采集一系列15N-HSQC谱,对不同弛豫速率R2用三种运动模型进行曲线拟合,拟合结果显示与hIL-21相比hIL-21/hIL-4嵌合蛋白分子在溶液中的动态行为发生了变化,使螺旋C与CD loop区变得更加稳定,有利于增强其激活受体传导信号的生物学功能。