来自深海噬菌体Nr S-1的DNA聚合酶具有引发酶和聚合酶的双功能活性（简称Prim-Pol）。NrS-1的DNA聚合酶能通过模板合成引物进而合成长的DNA链（简称de novo DNA合成）。其中N-端的300个残基（简称N300）有着等同于全长酶的de novo DNA合成活性。在本课题研究中,首次获得了1.80?高分辨率的N300蛋白结构和三个N300-dNTPs-Mg²⁺复合物结构。全长的N300蛋白包含了一个prim/pol结构域和helix bundle结构域,两个结构域通过一个柔性的氨基酸链连接（残基177-190）。在prim/pol结构域的催化中心,三个不同底物的N300复合物有着几乎相同的空间立体构象。N300蛋白prim/pol结构域的催化中心与其它Prim-Pol家族蛋白有着类似的折叠模体和保守的催化残基。通过点突变和酶活实验证明了139位的谷氨酸残基对于N300的聚合酶和引发酶活性是不可或缺的。通过生化研究也发现了145位的精氨酸会影响引物的延伸功能。两个结构域之间的功能实验表明了helix bundle结构域与N300引发酶的活性有关。此外,我们定义了helix bundle结构域上的261位酪氨酸残基,这个残基与模板链的识别、引物的起始有关。N300与其它Prim-Pol家族蛋白类似,会优先选择脱氧核糖核酸（dNTPs）,抵制核糖核酸（NTPs）作为底物;但是,N300这种底物特异性选择的机制一直没有被阐明。通过结构模拟和功能实验发现,146位酪氨酸残基的主链羰基与NTPs的2′-OH形成了空间位阻,从而影响着底物的选择性;序列比对与结构分析表明,N300的底物选择机制与其他Prim-Pol家族蛋白不同。N300蛋白功能和结构的研究深化了我们对Prim-Pol家族蛋白在功能特异性、催化机制、进化关系等方面的认识。