萜类化合物是生物体内广泛存在的一种次生代谢物质，其种类繁多，不仅在生物体的生命活动中发挥重要的作用，而且还被广泛的应用于工业、医药卫生等方面。通常，萜类化合物是由异戊二烯的C5骨架衍生而来的，这个结构单元通过重复叠加，环化反应，分子重排以及碳骨架的氧化使得萜类化合物具有多样性。　　1990年以前，人们普遍认为甲羟戊酸途径(MVA pathway，Mevalonate pathway)是自然界中真核生物唯一用来合成C5前体化合物异戊烯基焦磷酸（IPP，isopentenyl diphosphate）的代谢途径。后来，研究者发现了一条替代途径即甲基赤藓糖醇磷酸途径(MEP pathway，Methylerythritol-phosphate pathway)，存在于原生动物，真细菌、高等植物的叶绿体、藻类、蓝藻、矽藻属。MEP途径不同于MVA途径，它以丙酮酸、甘油醛-3磷酸作为起始底物，经过七步反应生成C5化合物前体IPP以及它的同分异构体丙烯基二磷酸(DMAPP，dimethylallyl diphosphate)。　　枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)是革兰氏阳性菌，是一种生物学研究的模式菌种，具有良好的生物安全性，而且已经被应用生产许多生物活性分子。枯草芽孢杆菌利用MEP途径合成C5化合物前体，具有合成异戊二烯的能力，是工业合成萜类化合物的潜在宿主菌株。然而，枯草芽孢杆菌的MEP途径的关键酶的结构功能研究比较少，在一定程度上限制了其应用。本论文主要研究枯草芽孢杆菌MEP途径中关键酶结构与功能。　　利用X-射线晶体衍射法解析了枯草芽孢杆菌MEP途径中关键酶2-C-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸胞苷转移酶(BsIspD)的三维晶体结构，在BsIspD的天然结构中，首次观察到与催化相关的P-loop的整体结构，在结构比较分析的基础上，提出了“跷跷板(Seesaw)”模型来描述在反应过程中P-loop以及周边loop的构象变化，该模型有助于进一步理解IspD酶的催化机制。活性分析表明，BsIspD对底物CTP的亲和力相较于来自大肠杆菌(Escherichia coli)的EcIspD更高，即Km值较小。这些结果有助于理解IspD的催化机制以及对用工程菌株生产萜类化合物有一些理论指导意义。　　解析了枯草芽孢杆菌MEP途径中关键酶2C-甲基-D-赤藓糖醇2，4-环焦磷酸合成酶(BsIspF)的三维晶体结构。结构分析表明，BsIspF的反应活性位点（阳离子结合位点，胞苷结合位点以及MEcPP结合位点），与其他来源的IspF蛋白具有很高的保守性;但是BsIspF相较EcIspF具有较小的底物结合口袋，这一区别有可能影响最终的生物活性。　　对枯草芽孢杆菌MEP途径中催化第三、四、五步反应的酶即IspD、4-二磷酸胞苷-2-C-甲基-D-赤藓糖醇激酶(IspE)、IspF是否有相互作用进行探究，通过Pull-down亲和实验、非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳以及凝胶过滤分析发现:枯草芽孢杆菌这三个酶在体外没有相互作用。在大肠杆菌MEP途径中具有相似的结果。　　完成了枯草芽孢杆菌(E)-1-羟基-2-甲基-2-E-丁烯基-4-焦磷酸合成酶(BsIspG)和(E)-4-羟基-3-甲基-2-E-丁烯基-4-焦磷酸还原酶(BsIspH)重组蛋白的纯化:BsIspG表现为带电荷性质不均一、聚集状态多样;虽然得到了BsIspH重组蛋白，但铁硫含量分析后发现铁硫簇的装配并不完整。　　对昆虫漆酶在真核毕赤酵母系统中的重组表达进行探究，选取家蚕(Bombyx mori)以及赤拟谷盗（Tribolium castaneu）的Laccase-2A基因中的保守功能区域进行重组表达。利用Western Blotting、底物活性检测、质谱测序对重组蛋白进行鉴定，最终得到具有活性的家蚕漆酶的功能结构域蛋白。