位点特异性自旋标记电子顺磁共振技术近年来已经成为研究蛋白质等生物大分子结构与功能的重要方法之一。这项技术能够在接近生物大分子生理状态的常温溶液环境下探测大分子的动力学信息、易趋性信息以及位点之间的距离信息,并且能够实时地检测蛋白质的构象变化过程。由于位点特异性自旋标记电子顺磁共振技术灵敏度高,并且对蛋白质分子的大小没有限制,因此非常适合用于膜蛋白结构与功能的研究。在此论文中,我们主要讨论了应用位点特异性自旋标记电子顺磁共振技术发展常温溶液条件下蛋白质上位点间距离的测量方法,以及利用这种技术研究整合素蛋白p1a的动力学和构象特征,论文共分为五个章节。第一章介绍了电子顺磁共振波谱学的基本理论,并简要介绍了电子顺磁共振谱仪的构成以及电子顺磁共振技术的主要应用范围。第二章介绍了位点特异性自旋标记电子顺磁共振技术的基本方法和在蛋白质研究中的应用。位点特异性自旋标记电子顺磁共振技术通过在蛋白质的特定位点上引入自旋标记探针,进而获得蛋白质的电子顺磁共振信号,从中可以获得蛋白质上特定位点或区域的运动性、易趋性、以及距离信息。本章重点介绍了如何应用位点特异性自旋标记电子顺磁共振技术获取这三方面的信息,并介绍了一些应用实例。第三章介绍了应用连续波电子顺磁共振方法测量蛋白质上位点间距离的方法和发展。连续波电子顺磁共振用于距离测量是基于自旋对之间的偶极相互作用导致的连续波谱图增宽,通常是在低温下(低于200K)进行的,以便达到“刚性晶格”条件。但是,低温下测得的距离往往不能确切地反映生理条件下活性蛋白质的情况,因此发展常温下的距离测量方法是非常必要的。在本章中,我们以T4溶菌酶作为模式蛋白并选取蛋白质上两个较为柔性的位点引入自旋标记探针,通过提高溶液粘度的方式增加运动相关时间,使偶极相互作用的各向异性不被平均掉,最终在常温条件下(298K)获得了与传统的低温测量较为一致的距离数据,说明常温溶液条件下的距离测量是可行的。第四章介绍了应用位点特异性自旋标记电子顺磁共振技术研究膜蛋白的动力学和结构特征。位点特异性自旋标记电子顺磁共振技术在膜蛋白结构与功能的研究中有独特的优势,在本章中,我们应用这种技术探究了整合素蛋白β1a的跨膜结构域分别在去污剂胶束和在脂质体中的动力学特征和低聚状态,进而分析了这两种介质环境中β1。跨膜结构域构象上的差别及可能的原因,并提出了跨膜结构域在脂质体中发生低聚现象的可能机理。第五章主要介绍了电子顺磁共振技术近些年来的新发展,以及这些新发展在蛋白质结构和功能研究中的应用情况,并展望了位点特异性自旋标记电子顺磁共振技术在生物大分子尤其是膜蛋白研究领域的发展和应用。