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本论文包括两部分。第一部分为胞嘧啶脱氨基化酶APOBEC3G识别ssDNA机制研究。作为DNA胞嘧啶脱氨基化酶，APOBEC3G能使新逆转录出来的病毒DNA负链上大部分C发生脱氨基化变成U，使正链DNA发生dG→dA超突变，引进终止密码子，或激活无嘌呤，无嘧啶内切酶，使病毒DNA不能复制。APOBEC3G蛋白包括CD1和CD2两个结构域，其中CD1主要与HIV病毒gag蛋白作用使APOBEC3G蛋白进入病毒颗粒，并与HIV-1病毒的Vif蛋白相互作用，使APOBEC3G发生泛素化降解;CD2主要负责催化DNA胞嘧啶脱氨基化。尽管目前CD2单体晶体结构、NMR溶液结构和tail-to-tail二聚体晶体结构均有报道，但有关APOBEC3G与ssDNA作用机制仍不清楚。为此，在ssDNA的存在下，我们对APOBEC3G-CD2进行了晶体学研究，获得了分辨率1.8(A)的、结构新颖的head-to-tail二聚体晶体结构，分辨率2.2(A)的单体晶体结构和分辨率1.7(A)的突变体D370A晶体结构。Head-to-tail二聚体晶体结构与报道的tail-to-tail二聚体晶体结构(PDB code:3IR2)、单体晶体结构(PDB code:3IQS)之间比较，表明参与结合与识别ssDNA的loop1、loop3、loop7构象存在很大差别。突变体D370A的晶体结构与head-to-tail二聚体晶体结构比较显示，α3螺旋与α4螺旋之间的距离变大，导致结合ssDNA的槽变大，更利于结合ssDNA。APOBEC3G-CD2的head-to-tail二聚体晶体结构与APOBEC3家族其他成员蛋白APOBEC3A、APOBEC3C和APOBEC3F-CD2的结构比较显示，它们构象差别主要位于loop1、3和7及β2。氨基酸序列比对显示APOBEC3G-CD2的loop7序列具有较强极性，使得APOBEC3G-CD2识别底物的序列较独特，不同于其它APOBEC3家族蛋白与ssDNA的作用模式。在APOBEC3G-CD2的head-to-tail二聚体结构中，存在一个独特的作用界面。定点突变、动态光散射、NMR技术辅助测定Km和Kat、E.Coli的胞嘧啶脱氨基化活性实验等研究表明，二聚体作用界面对CD2聚集状态以及脱氨基化的活性有着重要影响。通过对这个二聚体作用界面的分析，我们在CD2上发现了新的与ssDNA结合密切相关的活性位点:P210、Q245、H248、H250、F252、D264、D370和Q380。通过swiss model服务器得到了APOBEC3G-CD1的模型，其与head-to-tail的二聚体中的单体结构的二级结构基本一致，整体叠加RMSD值为3.27(A)。我们推测head-to-tail的二聚体晶体结构模拟了APOBEC3G蛋白全长结构。在其表面图上，存在一个连续的槽，沿着这个槽，可以依次发现:CD2上与ssDNA结合及酶活相关的关键性因子loop1、loop3、loop5、loop7和α6，及关键残基:P210、R215、R256、H257、W285、R313、Y315、D316、D317、R320、D370、R374、R376;以及已经报道的CD1上与ssDNA结合及酶活相关的关键残基E67、W94、R122、Y124Y125、D130Y131和M188，它们在CD2上的对应位置也处于这个凹槽上，这表明这个槽可以很好地结合ssDNA。所以，head-to-tail APOBEC3G-CD2二聚体晶体结构可能提供了全长APOBEC3G蛋白与ssDNA结合模型。结合E.Coli的胞嘧啶脱氨基化活性实验，通过对全长APOBEC3G与ssDNA的结合的活性位点的分析我们又发现了处于CD1上的新的活性位点E61、H72和L184。 第二部分为DNA糖基化酶AlkC结构与功能初步探讨。DNA碱基在特定条件下会发生损伤，损伤位点碱基在DNA糖基化酶识别、催化下发生糖环与碱基之间的糖苷键水解，生成损伤位点碱基缺失的DNA(abasic DNA)，该DNA在其它酶如AP endo、polβ和DNA ligase作用下得以修复，可以使细胞内DNA复制正常进行，防止细胞凋亡、癌症产生。AlkC与AlkD是新型的DNA糖基化酶。其中AlkD能特异性识别DNA中甲基化损伤位点7mG、3mA和3mG，其自由态及与各类DNA结合的复合物结构均有报道;不同于AlkD，AlkC只能特异性识别DNA中甲基化损伤位点3mA和3mG，是一种介于AlkD和TAG之间功能新颖的DNA糖基化酶，目前无任何结构报道。我们基于AlkC与TAG的序列比对，通过定点突变实验，发现AlkC残基E58、Y95对3mA的结合比较重要;基于AlkD与AlkC序列比对，设计了突变体E127A、R158A、N208A和N208R，发现并不影响AlkC与错配dsDNA的结合。目前我们获得了分辨率为2.6(A)的AlkC与DNA的复合物晶体，相位确定与结构解析工作正在进行当中。