硫氰酸酶广泛存在于细菌，古细菌和真核生物等各类生物体中，可能参与如氰酸根解毒、硫和硒的代谢以及铁硫蛋白质的合成和修复等重要的生物过程。在这些可能参与的生物过程中，它们通过硫氰酸酶结构域以过硫化物或过硒化物的形式充当硫或硒的载体，从而满足这些生物过程对硫或硒的需求。因此，对硫氰酸酶过硫化物或过硒化物的研究是了解硫氰酸酶家族生物功能的第一步，而过硫化物或过硒化物形成的分子机理又是对它们进行研究的前提。目前，硫氰酸酶过硫化物形成的分子机理并不清楚，对其分子水平的研究也不多，而对其分子动力学性质的研究则是空白。在体外实验中，典型的硫氰酸酶过硫化物可以通过其与底物硫代硫酸根的反应得到。为了更清楚地了解硫氰酸酶过硫化物形成的分子机理，本论文主要运用核磁共振技术，对大肠杆菌中三个单结构域的硫氰酸酶PspE、YgaP(1-107)和GlpE的结构、动力学性质以及与底物硫代硫酸根的反应进行了研究。此外，为了更多了解硫氰酸酶过硫化物的性质，我通过反应得到PspE过硫化物中间体，对其结构和动力学性质进行了研究。主要研究结果如下:　　1.运用NMR滴定实验研究了PspE、YgaP(1-107)和GlpE及其突变体与底物硫代硫酸根的相互作用。结果表明，虽然它们与底物硫代硫酸根的结合位点均位于活性位点及附近区域，但它们与底物硫代硫酸根的相互作用具有多样性。它们与底物的结合方式不尽相同，并且活性位点区正电性氨基酸残基对它们与底物相互作用的影响也不相同。　　2.运用核磁共振技术解析了PspE、YgaP(1-107)和GlpE的溶液结构。三个蛋白质的整体结构相似，均是由中心β片和两侧的α螺旋所构成的典型的α/β硫氰酸酶结构域的结构。以Cys残基为活性中心的活性位点区形成保守的半环结构，这种半环结构对硫氰酸酶的催化过程具有至关重要的作用。另一方面，它们结构也存在不同之处，首先，PspE具有更短的序列和更少的二级结构，是结构最为紧凑的硫氰酸酶;其次，三者活性区的凹槽形状略有不同，并且活性位点以及附近区域的表面电性具有较大差别。这些结构上的差异是导致它们与底物的相互作用方式不同的重要原因。　　3.应用核磁共振技术对PspE、YgaP(1-107)和GlpE的主链动力学性质进行了研究。三者的分子运动性质存在许多相同之处，特别是活性位点区的运动性质。三个蛋白质分子活性位点区的大部分氨基酸残基在微秒到毫秒时间尺度上存在构象交换，这对它们参与催化反应具有重要的意义。　　4.应用核磁共振技术对PspE过硫化物中间体的溶液结构和主链动力学性质进行了研究。PspE过硫化物中间体与还原态PspE的结构非常相似，但是PspE过硫化物中间体分子的动力学性质与PspE具有较大的差别。在过硫化物中间体分子中，无论是具有构象交换的氨基酸残基的数目还是构象交换的速率都有明显的增加，特别是活性位点及其附近区域。这种运动性质的改变有利于PspE过硫化物中间体进一步参与下游的反应，为所参与的生物过程提供所需硫原子。　　5.基于上述研究结果，对硫氰酸酶反应生成过硫化物中间体的分子机理进行了探讨。硫氰酸酶活性区的结构和构象交换是其参与催化反应的基础。而活性区及附近的正电性残基对反应有着重要影响，这些影响与正电性残基所处的位置，结构和动力学性质等相关。