TBC结构域(Rab-GAP)是一段约由200个氨基酸残基组成的高度保守的氨基酸序列，几乎所有真核生物都含有TBC结构域的蛋白。TBC1D15(TBC1 domain family member15)作为含TBC结构域大家族的其中一员，参与多种生理功能，对生物体具有重要的调控作用。根据现有的研究表明，TBC1D15是一种高度保守的蛋白，具有GTP酶激活蛋白活性，同时对Rab7也具有明显的底物偏爱性。TBC1D15能通过调节Rab7进而来调节溶酶体的形态，此外，它在维持生长因子依赖性上同样具有重要的作用。条纹斑竹鲨TBC1D15最早是在其肝脏中发现的，其基因序列包含有4213个碱基对。另外，条纹斑竹鲨TBC1D15的N端具有APSL（鲨肝活性肽）结构域，此结构域与条纹斑竹鲨肝脏再生有关，能够降低2型糖尿病小鼠的血糖水平，另外还具有显著的免疫调节和抑制脂质体氧化的作用。本课题组通过体外酶促反应实验发现，条纹斑竹鲨TBC1D15对Rab7a具有GTP酶激活蛋白活性。尽管我们已经通过体外实验，测定了条纹斑竹鲨TBC1D15的GAP活性，但是对于这一催化机制还尚未清楚。到目前为止，也没有TBC1D15的结构模型来帮助我们解释这一机制，因此希望利用晶体学的方法来解析条纹斑竹鲨TBC1D15的蛋白结构以及其与作用蛋白Rab的复合结构。　　本实验根据全长的TBC1D15（条纹斑竹鲨Shark、人Homo、猪Sus、鼠Mus）蛋白序列，利用生物信息学的方法分析Rab-GAP的二级结构，并对这四种蛋白分别设计4个不同的截短，通过蛋白的表达、纯化和HPLC鉴定，筛选出性状最优的蛋白。之后通过蛋白的结晶实验，初步筛选出适宜的蛋白结晶条件，再根据蛋白结晶条件的优化，得到高分辨的蛋白晶体。结果表明，Sus GAP-2、Shark GAP-2、Homo GAP-2以及Mus GAP-2均具有很好的表达性质，通过蛋白结晶实验，获得Shark GAP-2和Sus GAP-2这两种蛋白晶体。通过后续的蛋白结晶条件优化、数据收集和结构解析工作，得到了分辨率分别为2.8(A)(Shark GAP-2)和2.5(A)(Sus GAP-2)的晶体结构。将这两个蛋白结构进行比较，发现其结构极其相似，这也证明了TBC1D15在进化上的高度保守性。另外，与酵母Gyp1p和TBC1D1的结构比较中发现，尽管它们都是由16个α螺旋组成，没有β折叠结构，但还是有很多结构上的差异，这说明了我们分离、纯化，解析得到的Shark GAP-2和SusGAP-2晶体结构，是全新的蛋白结构，这也是对TBC家族蛋白结构的补充。　　另外，以Rab11a和Rab7a作为底物，对Shark GAP-2和Sus GAP-2进行体外GAP(GTPase-activating protein)活性测定。结果表明，这两种蛋白均能够加速Rab11a和Rab7a水解GTP形成GDP。基于Shark GAP-2和Sus GAP-2的蛋白结构，对Shark GAP-2和SusGAP-2催化motif上的精氨酸和谷氨酰胺分别设计突变:Shark GAP-2(R437A、R437K、Q474A)和Sus GAP-2(R400A、R400K、Q437A)。对这一系列突变蛋白进行GAP体外活性测定，发现突变后的蛋白活性丧失。这证明了催化motif上的精氨酸和谷氨酰胺是关键的催化氨基酸，其任意一个突变都将导致GAP活性的丧失。　　最后，尝试将Shark GAP-2和Sus GAP-2分别与Rab7a和Rab11a进行共表达和串联表达，以此来得到GAP蛋白与Rab底物蛋白的复合结构。结果表明，共表达方法并不能够得到想要的蛋白，而串联表达可以获得。对串联表达的蛋白（Shark1215+3GSA+Rab7a/Rab11a、Sus2010+3GSA+Rab7a/Rab11a）尝试进行结晶实验，但均未得到蛋白晶体。