经过几年的优化和改善，大规模、自动化、高效率(HTP)的结构基因组学实验平台在笔者实验室得以成功地构建和应用，形成了包括靶基因筛选，高效率、自动化基因克隆和表达，高通量蛋白纯化，自动化晶体筛选，晶体衍射数据收集和晶体结构解析的一整套实验流程，并且为进一步结构和功能的研究奠定了基础。氯离子通道蛋白(NCC27)是首批筛选的人类基因组靶基因中一个白血病相关基因，它第一个通过了笔者的结构基因组学实验平台完整流程并收集了分辨率2.1A的衍射数据。衍射数据分析显示其采取了P21空间群，晶胞参数为：a=42.26A，b=69.78A，c=81.97A，α=γ=90°，β=90.08°。本文用分子置换法解析了NCC27的晶体结构，该结构显示了谷胱苷肽转移酶(GST)结构超家族的折叠模式。NCC27结构的研究显示了笔者研究组结构基因组学实验平台合理的、有效的实验流程和实验方法。 人类肾上腺蛋白AD-004也是首批选取的人类基因组靶基因之一，它在人类肾上腺中被鉴定出来，是一个功能未知蛋白，仅有的信息是在其蛋白质序列中包含了WalkerAmotif，因而预测它有ATP结合能力。AD-004全长包括172个氨基酸残基，预测分子量为20kDa。AD-004的基因被克隆到pET21-DEST载体，并在大肠杆菌BL21-DE3中表达。表达的蛋白得到了成功的纯化和结晶。晶体衍射数据显示其采取了P61空间群，晶胞参数为：a=b=99.57A，c=57.238A。在室内衍射仪上收取了该晶体的高冗余度的2.6A分辨率衍射数据，并成功的采用了“直接法”——硫的单波长反常散射(S-SAD)解析了该晶体的结构。在同一颗晶体上还收取到另一套2.0A分辨率衍射数据，根据此套数据精修结构到R/R-free=20.3％/21.8％。该蛋白结构显示了典型的核苷酸激酶结构家族的折叠模式。酶学实验证实了该蛋白具有与其他腺苷酸激酶类似的催化活性和底物特异性，尤其是AK5。因为与人类的其他5种AK亚型只有很低的序列相似性，AD-004代表了一类新的AK亚型，命名为腺苷酸激酶6，即AK6。 同源蛋白搜索显示AK6存在于已知序列的所有真核生物和古细菌的基因组中，序列比对显示这些同源蛋白具有AK必要的所有功能区域和保守特征为hhhDxH的独特的WalkerBmotif。因此，这些同源蛋白组成了一类新的AK6家族。这个家族的两个成员，小鼠AK6和酿酒酵母Fap7p也得到了克隆表达和酶活性测定，它们对应的蛋白都表现出了与人类AK6类似的蛋白质性质和催化活性。Fap7p的细胞核分布特征启发笔者进行人类AK6的亚细胞定位研究，免疫荧光等实验证实了人类AK6主要分布在细胞核内。腺苷酸激酶在生物体的核苷酸代谢中执行重要的功能，并在真核细胞内通过磷酸转移网络在细胞能量学中起到重要的作用。细胞核定位的AK6的鉴定为人们理解细胞核的核苷酸代谢和线粒体与细胞核之间的能量流通展现了新的出发点。 AK6与底物结合复合物的晶体结构研究显示在所有检测的(d)NTP，NDP和(d)NMP中，只有ATP、ADP和dATP可以特异性地结合AK6的磷酸供体位点。这些底物的结合导致了LID区域明显的构象变化。但是在所有的底物中没有任何核苷酸分子特异性地结合在AK6的磷酸受体位点，通过认真分析，笔者认为原因是晶体堆积过程中邻近蛋白分子N端融合的氨基酸序列片段的干扰作用。另一方面，这种干扰作用可以有效地保护结合的ATP分子免受核苷酸底物的亲核攻击。保守的WalkerAmotif、WalkerBmotif和R105LxxR109xY111motif共同为底物结合营造了最佳的微环境，并协助了结合的镁离子确定底物磷酸基团的方向，布置γ磷酸基团相对于第二个核苷酸底物的位置，为磷酸转移反应构造正确的几何特征，同时有效地避免了ATP的水解。这是首次报道核苷酸激酶与天然属性的ATP和完整八面体配位的镁离子结合的结构模型。AlF4-分子与His79的结合，导致了ATP的γ磷酸基团，LID区域的Arg109和镁离子的相应的移动，显示了Arg109和镁离子通过与γ磷酸基团氧原子的静电相互作用吸引了电子，在造成磷原子亲电性增加这一过程中的贡献。这些行为揭示了AK6催化的磷酸转移反应的结合机制。 总之，以上结果显示了人类AK6尽管在空间结构方面与其他AK有着很多共同的特征，但是在氨基酸序列构成、细胞核定位以及酶学特征等方面具有独特的性质，表明AK6代表了一类新的AK亚型，为更深一步的功能研究提供了新的出发点。同时，此研究结果也显示了通过结构基因组学的方法理解蛋白质的功能。