以天蓝色链霉菌为对象，通过SRP转运体系蛋白Ffh和FtsY蛋白的生化特性研究，阐述了链霉菌细胞内蛋白膜向转运的动力机制；利用动态荧光可视技术，阐明了受体蛋白FtsY独特的膜定位机制；利用基因敲除、整合和分子杂交技术，揭示了FtsY蛋白对链霉菌形态分化和次生代谢的调控作用。本研究首次系统地研究了链霉菌SRP（signal recognition particle）途径蛋白转运的分子机理，从分子进化角度进一步解析了细菌SRP途径的保守性和多样性。首先利用生物信息学方法分析了天蓝色链霉菌ffh和ftsY基因及其编码蛋白的特征和各种性质，结果表明Ffh和FtsY蛋白是大小分别为59.1kDa和43.6kDa的单亚基蛋白，Ffh蛋白的等电点为9.27，而FtsY蛋白的等电点为4.81。两种蛋白都含有典型的GTPase蛋白的保守结构域NG结构域，区别之处在于Ffh的C端含有保守的M结构域、FtsY蛋白的N端则为特异性的跨膜疏水性结构域。多序列比对和进化树分析表明天蓝色链霉菌Ffh和FtsY蛋白与典型的模式菌大肠杆菌和枯草芽孢杆菌分属于不同的进化分支，而且从进化时间上看，依次为枯草芽孢杆菌，大肠杆菌和天蓝色链霉，表明天蓝色链霉菌SRP途径在进化史上更接近于真核生物。利用大肠杆菌表达纯化系统克隆表达了天蓝色链霉菌SRP途径Ffh，FtsY蛋白和它们的结构域，研究了它们在体外的GTPase活性，结果表明Sc-Ffh和Sc-FtsY蛋白在体外都具有GTPase活性，它们的NG结构域也具有GTPase活性，而且酶活性与全蛋白几乎相同。相比之下，纯化的Ffh-G和FtsY-G蛋白呈现很弱的GTPase活性。酶学参数测定进一步揭示，它们在酶活性方面的差异取决于它们与GTP分子结合能力的强弱，FtsY的Km为2.056μmol·l^-1，其NG结构域和G结构域的Km分别为1.143μmol·l^-1和9.807μmol·^-1，G结构域的Km是全蛋白的五倍，因此其催化GTP的活性降低。相比较而言，Fth蛋白的G结构域Km更大，是NG结构域Km值的29倍。经放射性p³²标记的GTP结合实验表明FtsY蛋白及其结构域，以及Ffh蛋白不同结构域与GTP结合能力存在差异，其中FtsY与其NG结构域有类似的GTP结合能力，而G结构域结合GTP的能力则最弱；相对Ffh蛋白而言，NG结构域的GTP结合能力也大于G结构域的作用力。另外，FtsY蛋白及其结构域，Ffh蛋白的结构域结合GTP后对蛋白酶K的消化作用都有一定的抵抗作用，其中FtsY全蛋白和两种蛋白的NG结构域的抵抗力最强，在处理30min后，仍没有完全分解，而两种蛋白的G结构域在处理30min后，则完全降解，这些结果表明蛋白抵抗蛋白酶消化与其结构有密切联系。通过定点突变技术研究了Ffh和FtsY蛋白核心功能域NG的酶活性位点。通过GTPase活性测定，酶学参数研究，GTP结合活性和蛋白酶消化等实验，发现在两种蛋白GTP结合功能域GXXGXGK中，赖氨酸残基对NG蛋白的GTPase活性，GTP结合是必需的，同时FtsY中第219位甘氨酸的突变对NG蛋白的酶学性质也有一定的影响，因此，在天蓝色链霉菌FtsY和Ffh这两种GTPase中，GXXGXGK是结合GTP的motif，而在该结构元件中，赖氨酸残基又是必不可少的活性位点。同时利用SWISS-MODEL程序模拟了FtsY和Ffh NG结构域在非水解性GTP类似物GMPPCP结合情况下形成的相互作用模型，揭示了FtsY蛋白第225位赖氨酸和Ffh蛋白第147的赖氨酸分别与GMPPCP中β和γ位的氧原子形成两个氢键，这与定点突变的实验结果非常吻合，推测模型中两个赖氨酸残基形成的氢键对于GTP的结合是必需的，因此证明了赖氨酸残基是FtsY和Ffh蛋白发挥GTPase活性不可或缺的。构建了含有来自大肠杆菌，枯草芽孢杆菌和天蓝色链霉菌ftsY基因及其功能域片段的重组突变株，利用激光共聚焦扫描显微镜观察了突变株中外源蛋白在胞内的表达和分布，发现大肠杆菌的FtsY全蛋白／NG结构域和枯草芽孢杆菌的NG结构域都能与细胞膜结合，而天蓝色链霉菌只有FtsY全蛋白能够与细胞膜结合，而其NG功能域则失去膜结合能力，这些结果表明在大肠杆菌和枯草芽孢杆菌FtsY中，NG功能域负责细胞膜的结合，而在天蓝色链霉菌中其N端结构域对于FtsY的细胞膜结合功能是必不可少的，因此，在大肠杆菌，枯草芽孢杆菌和天蓝色链霉菌中SRP受体FtsY以不同的膜结合方式介导蛋白的转运，揭示了原核生物中SRP途径分子机制的多样性，同时也说明了它们在功能上的保守性。利用Red基因打靶技术构建了大肠杆菌SRP途径突变株BL21H（△ffh）和BL21Y（△ftsY），发现ffh和ftsY基因的阻断对细胞生长都产生抑制作用，特别是ftsY突变株的细胞形态变长，细胞膜微结构缺损以及细胞生长依赖于温度的变化。通过诱导表达的方法，将天蓝色链霉菌ftsY基因及其NG结构域，ffh基因的NG结构域构建到表达载体pGEX4T2中，诱导表达后发现，天蓝色链霉菌ftsY能够恢复突变株的上述的形状缺陷，但NG结构域以及ffh基因的NG结构域则没有作用。利用同源单交换的方法构建了天蓝色链霉菌ffh和ftsY基因的阻断突变株ff5和ft2。对ff5和ft2突变株的性状研究发现，ftsY基因阻断后，细胞生长受到抑制，丧失生孢能力，而且影响胞外抗生素放线菌紫素的产量，对胞内抗生素十一烷基灵菌红素则没有影响；而ffh基因阻断后，对细胞生长，形态分化和抗生素产量都没有影响。通过基因回补实验证明ftsY全长基因的补偿能够是突变株R2的各种生理缺陷恢复，但单独NG结构域则不能产生作用；相比而言，ffh基因及其NG结构域补偿对ff5突变株没有任何影响。通过研究与孢子形成相关物质和基因的含量和转录情况，对FtsY影响天蓝色链霉菌孢子形成的可能作用机制进行了阐明，发现FtsY的作用是一个级联反应，可能的机制如下：由于ftsY基因的缺失，使得负责甜菜碱合成的酶无法正常转运并定位于细胞膜上，继而影响甜菜碱的合成，导致甜菜碱结合蛋白的基因prox转录水平降低，同时使得受其调控的whiG基因的转录受到影响，水平降低，最终使whiG基因的下位基因whiH无法正常转录，阻止了细胞分化形成孢子。