原卟啉原氧化酶(protoporphyrinogen oxidase,PPO,EC1.3.3.4)是叶绿素和血红素合成共同途径中的最后一个酶。在生物界中广泛存在。原卟啉原氧化酶活性的降低,在人体中会导致显性遗传病--卟啉病。在植物中,原卟啉原氧化酶活性的抑制可使细胞致死。因而原卟啉原氧化酶是一个重要的药物作用靶标,在医学上和农学上都有重要的研究价值。　　 相对于其它物种中原卟啉原氧化酶是膜结合的二聚体,枯草芽孢杆菌原卟啉原氧化酶是胞质可溶的单体,有广泛的底物特异性,并对二苯醚类除草剂具有天然的抗性。它在这个蛋白家族中的特殊性,使其成为一个理想的研究模型。　　 经过大量试验,我们得到了枯草芽孢杆菌原卟啉原氧化酶和抑制剂三氟羧草醚钠(AF)的复合物晶体,解析了分辨率为2.9(A)的晶体结构。我们的晶体结构首次为此酶家族的催化假说提供了直接的结构依据。抑制剂AF的苯环与辅酶FAD异咯嗪环上的2-硝基苯甲酸部分平行,且小于3.5(A),是进行电子传递的合理距离。此外,枯草芽孢杆菌原卟啉原氧化酶的晶体结构也显示出其活性空腔要较其它种属大,而且表面富集正电荷,这也正是它可以粪卟啉原Ⅲ为底物的因为。通过与已知的两个原卟啉原氧化酶家族成员的晶体结构比较,我们对活性空腔内氨基酸残基进行具体分析,揭示了枯草芽孢杆菌原卟啉原氧化酶对二苯醚类除草剂的抗性机理。最后基于结构信息,利用分子对接方法模拟了酶与底物的相互作用,并设计单点突变,进行酶动力学研究,结果与我们的模型预测非常吻合。　　 综上所述,枯草芽孢杆菌原卟啉原氧化酶结构的解析,解释了其独特的生物学特性。通过与已有结构的比较,使得我们可以在分析特性的同时探讨该酶家族的共性,从原子水平获得全方位信息,为开发高效的新型绿色除草剂提供理论指导和新思路,并为卟啉病的发病机理提供新信息。