本论文包含两部分内容。第一部分是幽门螺旋杆菌的血红素氧合酶与其底物复合物(HugZ-hemin)的晶体结构测定及其与功能关系的研究，取得了完整的研究结果，是本论文的主要内容。第二部分是泛素连接酶复合物Cul3-SPOP的结构研究，目前取得了结晶的阶段性成果。　　 铁元素的摄入在致病菌侵入宿主的过程中有着非常重要的作用。当宿主的血红素被捕获并且通过一套复杂的系统传递到细菌的细胞质后，血红素氧合酶催化卟啉环的氧化开环，把血红素转变成胆绿素、一氧化碳和铁。大多数获得结构解析的血红素氧合酶有序列同源性，有相似的整体结构，呈全α螺旋的单体，而且只产生α构型的胆绿素。HugZ是最近在幽门螺旋杆菌中发现的血红素氧合酶。它和经典的血红素氧合酶没有序列同源性，在溶液中是二体，并且产生的胆绿素是δ构型。我们使用MAD的方法解析了1.8(A)分辨率的HugZ-hemin晶体结构。HugZ的结构采用了独特的split-barrel折叠方式。这不仅是首次在血红素氧合酶中发现，而且也是第一次在结合血红素的蛋白中看到。和其他split-barrel蛋白一样，HugZ在溶液和晶体中都是同源二聚体。HugZ的二体有两个底物血红素结合位点，并且每一个血红素都被两个单体包围。这种结合方式是在血红素氧合酶上首次观察到。在结晶环境中含有叠氮化钠时，可以在的晶体结构中观察到叠氮化钠分子和血红素铁配位。作为氧分子模拟物的叠氮化钠和血红素卟啉环的相对位置和取向，叠氮化钠和附近基团形成的氢键可以解释酶反应发生的机理和生成δ胆绿素的原因。来源于弯曲杆菌的Cj1613c，嗜血杆菌的HIO854，以及一系列较小的血红素利用相关的致病菌蛋白和HugZ有很高的序列同源性。推测它们也形成二体，采用类似的折叠和血红素的结合方式。由此揭示，HugZ和它的同源蛋白形成了一类新的血红素结合蛋白家族，属于FMN-binding split barrel超家族。　　 泛素一蛋白酶体途径介导的选择性蛋白降解在真核生物中普遍存在，调节众多的生物学过程。泛素连接酶在这样的蛋白降解级联反应中起着关键的作用，负责识别结合特定底物和向底物传递泛素分子。Cullin蛋白在多亚基泛素连接酶Cullin-RING复合物中发挥支架的作用。Cul3是cullin家族的成员。按照cullin家族的序列同源性，Cul3划分为N端结构域和C端结构域。Cul3在N端和底物识别亚基的BTB结构域结合。虽然BTB结构域和跟Cul1结合的Skp1，跟Cul2结合的Elongin C有类似的折叠，但是BTB蛋白只结合Cul3，并且在溶液中形成二体。BTB结构域和Cul3相互作用的结构细节到目前为止不清楚。因此，获得Cul3-SPOP复合物的晶体结构成为当前的一个研究热点。SPOP是一个包含有BTB结构域的蛋白，能和Cul3发生结合，在X染色质沉默、转录调控和信号转导等方面发挥作用。我们将Cul3的N端结构域和SPOP的BTB结构域分别克隆到兼容的两个质粒载体上，成功的在大肠杆菌中实现了共表达和体内装配，并且建立了一套稳定的纯化Cul3(NTD)-SPOP(BTB)复合物的流程，用于结晶实验。经过长时间的结晶条件筛选和优化，现在已经获得在同步辐射光源下低分辨率衍射的晶体。这些工作为进一步获得更好的晶体打下了基础。