古菌是与细菌和真核生物并列的第三域生命形式，其细胞结构和代谢方式与细菌类似但遗传信息加工传递机制，包括DNA复制、转录、重组、修复和蛋白翻译，更接近于真核生物。硫化叶菌是典型的超嗜热泉古菌，生活于高温及酸性极端环境，但其基因组保持稳定，自发突变率并不高，暗示其细胞内有一套完善的DNA修复系统。根据已有的报道，在硫化叶菌细胞中存在的DNA修复途径包括同源重组修复，核酸切除修复和碱基切除修复。与细菌相比，参与这些修复途径的蛋白也更接近于真核生物。　　DNA双链断裂(double-strand breaks，DSBs)是细胞内最严重的DNA损伤形式之一。同源重组修复和非同源末端链接是修复DSBs的两种重要途径。目前，在绝大多数古菌中只发现了同源重组修复途径，对参与该途径的保守蛋白Mre11，Rad50和重组酶RadA(真核生物中为Rad51)都有深入的研究。除此之外，对古菌中参与同源重组修复的其他蛋白也有较多的报道，包括NurA，HerA，Hjc和Hje等。Holliday junction(HJ)是同源重组过程中的标志性中间产物，HJ需要被及时的处理以保证顺利地完成DNA修复和和色体的正常分离。细胞内处理HJ的方式主要有两种，一种是由HJ解离酶介导的“resolution”，典型的HJ解离酶包括RuvC，Hjc，Yen1/GEN1和Slx1-Slx4/SLX1-SLX4;另一种是由解旋酶、拓扑异构酶及其他蛋白组成的复合体介导的“ dissolution”。在细菌中已经报道参与“ resolution”过程的蛋白是RuvAB复合物。到目前为止，在古菌和真核生物中还没有鉴有到经典的类似于RuvAB的蛋白复合物。　　在本研究中，我们在超嗜热古菌冰岛硫化叶菌S.islandicus细胞中表达了羧基端带有组有组酸标签的解离酶Hjc(基因组中其编码基因为SiRe_1431)，通过亲和纯化和质谱鉴定发现了与Hjc在基因基上位置相邻并可能与Hjc存在相互作用的一个蛋白，SiRe_1432。对氨基酸序列分析发现， SiRe_1432包含典型的PIN结构域和P-loopATPase结构域，因此将SiRe_1432命名为SisPINA(冰岛硫化叶菌来源的PIN domain-containing P-loop ATPase)。进一步，我们通过Pull-down实验确认了SisPINA与Hjc具有物理相互作用，暗示着SisPINA与Hjc可能在细胞内共同参与HJ的处理。　　为了探索SisPINA在冰岛硫化叶菌S.islandicus中的功能，我们尝试敲除细胞内染色体上SisPINA的编码基因，尝试多次后始终无法获得敲除SisPINA基因的缺失突变体菌株，暗示着SisPINA可能是一个不可敲除的基因。利用遗传回补实验我们确认了SisPINA是S.islandicus细胞正常生长所必须的基因。　　接下来，我们鉴定了SisPINA的基本生化性质。首先，构建了表达野生型和四个不同点突变体的载体;然后，在E.coii中进行异源表达后并对目的蛋白进行了纯化。最后，我们鉴定了SisPINA的ATP水解活性、DNA结合活性和HJ链迁移活性。ATP水解实验表明SisPINA具有明显的ATP水解能力，不同的DNA底物对其ATPase活性无明显的影响。凝胶阻滞实验表明SisPINA能够结合不同类型的DNA底物，包括单链DNA、钝端双链DNA、5’-overhang DNA、 Y形DNA、复制叉DNA和HJ DNA，但是结合复制叉DNA和HJ DNA的能力明显强于其他DNA底物。进一步，我们发现SisPINA能催化HJ DNA发生链迁移，生成Y形的迁移产物，并能够继续解链Y形DNA产生单链DNA。同时，我们确认了SisPINA的链迁移活性依赖其ATPase活性。　　为了进一步研究SisPINA在细胞内的生物学功能，我们鉴定了与SisPINA相互作用的蛋白并分析了蛋白之间的相互作用。实验结果表明， SisPINA与 Hjc具有功能上的相互作用，SisPINA能够明显增强Hjc切割不可动HJDNA的解离酶活性，同时，Njc切割可动HJ DNA的链的偏好性也受到SisPINA的调节，但Hjc对SisPINA的HJ链迁移活性则有明显的抑制作用。除了与Hjc有相互作用，SisPINA和RFCs及Hjm都能分别形成稳定的复合物。Pull-down实验进一步确认了SisPINA的羧基端区域介导了SisPINA与Nc，RFCs和Hjm的相互作用。　　最后，为了从原子水平上揭示SisPINA的作用机理，我们解析了SisPINA两个突变体的晶体结构。SisPINAK261A的晶体结构显示，一个SisPINA的晶胞中包含有6个SisPINA蛋白分子，SisPINA可形成稳定的环形六聚体，该结果与SisPINA在溶液中也形成六聚体的结果一致。进一步分析组成SisPINA六聚体的亚基，我们发现六个亚基处于两种不同的构象，其中亚基A(B，C和E)为未结合AT结的构象，亚基D（F)为结合ATP的构象。通过ATP的结合和水解引起SisPINA构象的变化，从而推动HJ发生链迁移。 SisPINAR147KI199SR206A的晶体结构显示，SisPINA的羧基端可折叠形成一个KH结构域(hnRNPKhomology结构域)，在SisPINAK261A的晶体结构中由于电子密度缺失并未观察到该区域的晶体结构。有意思的是在该突变体的晶胞中只包含有一个SisPINAR147KI199SR206A蛋白分子，这种突变导致SisPINA发生解聚的分子机理还需要进一步的研究。根据SisPINA和Hjc的晶体结构，以及SisPINA与Hjc功能上的相互作用，我们构建了SisPINA和Hjc共同处理HJDNA的结构模型，该模型为揭示古菌中Holliday junction的处理机制提供了新的视角。