硒代单磷酸合成酶（selenophosphate synthetase，SPS）催化高活性硒元素供体分子硒代单磷酸（SeP）的合成。SeP是硒元素特异性掺入硒蛋白及含硒核酸的硒供体分子，因此SPS是决定硒元素代谢的一个关键酶。已经知道SPS是一个双激酶，它催化下述反应：　　 ATP+selenide+water→SeP+AMP+Pi然而迄今为止，SPS催化反应同时消耗ATP的两个高能磷酸键的原因和机理仍然没有研究清楚。　　 本论文的第一部分详述了针对上述问题的研究内容及其结果，从结构生物学的角度对SPS的催化反应机理进行研究，成功得到了人类SPS1（hSPS1）的高分辨率晶体结构。这个结构成功地捕捉到了一个意料之外的，活性位点部位紧密地结合着1个ADP和1个无机磷酸分子的中间状态。根据结构证据，提出了SPS催化反应所消耗的第二个高能磷酸键是用于保护并且传递在反应中生成的不稳定产物SeP的假说。根据这个模型而设计的酶活测定实验也验证了假说的正确性。　　 更进一步，本部分还得到了两种hSPS1的底物结合部位结合了不同金属离子的晶体结构。通过对结构的比较分析，确定了SPS结合一价阳离子的结合位点。在SPS催化反应过程中，一价阳离子的作用以及SPS对不同一价阳离子的选择性问题也得到了解释。这样，比较清楚地阐明了SPS催化反应中ADP降解步骤的具体分子机制。　　 LepA蛋白是在所有原核生物以及真核生物的质体中广泛存在的具有高度序列保守性的分子。最近的研究成果表明这个蛋白具有核糖体反移位酶活性，并将其重新命名为EF-4，这一发现改变了人们对蛋白质合成机制的认识。本论文的第二部分以LepA蛋白为对象，试图以结构生物学的方法对LepA蛋白的结构和功能进行研究。本部分成功获得了大肠杆菌LepA全长蛋白的晶体，并收集到衍射分辨率为3.0A的衍射数据。在尝试了多种结构解析方法后，最终使用分子置换的方法成功解析了该结构。在研究中首先得到LepA氮末端286个氨基酸的亚克隆结构，然后结合LepA蛋白的序列分析以及已知的延伸因子G（EF-G）的晶体结构，通过多步分子置换，最终得到了正确的解。