G蛋白(Guanine-binding Protein)是鸟嘌呤核苷酸结合蛋白的简称，结合GTP时处于激活状态，结合GDP时则处于抑制状态。广义上G蛋白包括异源三聚体G蛋白和小G蛋白两大类，其中异源三聚体G蛋白存在于细胞膜内表面，由α、β、γ亚基组成，通过与位于细胞膜的G蛋白偶联受体(Guanine-binding ProteinCoupled Receptor，GPCR)相互作用实现信号的跨膜转导，根据Gα序列的不同，分为四类:Gs，Gi，Gq/11，G12/13;小G蛋白则游离于细胞质基质中，只含有α亚基，分子量较小。该课题集中于异源三聚体G蛋白的研究。GPCR是细胞信号转导过程中非常重要的一类蛋白质，通过与异源三聚体G蛋白偶联传递胞外信号，参与细胞分化、免疫应答、代谢调控和神经活动等几乎所有生命活动，成为非常重要的药物靶标。　　关于G蛋白的信号通路及结构解析工作已经取得了显著成果，基于对其基因序列及已解析结构的研究提出了应用G蛋白显性失活突变来阻碍下游信号传导，从而影响GPCR的信号调控，为靶向不同GPCR的药物设计提供基础。　　本文选择作用最为广泛的G1αβγ三聚体作为课题开展对象，在充分了解已有研究成果的基础上，通过对其G1α亚基引入G203A和A326S的显性失活突变进行蛋白质的表达纯化及晶体结构解析工作，力求通过对三维结构的探索，解释该显性失活突变的发生机制，在GPCR-G蛋白信号通路的研究中具有重要的生物学意义，并为试图利用G蛋白的显性失活突变调控GPCR信号的药物筛选工作提供依据。　　我们利用Bac-to-Bac昆虫表达系统，实现对三聚体蛋白的表达纯化，获得高纯度，高质量的显性失活突变G1αβγ三聚体蛋白，并采用常规坐滴气相扩散法进行晶体生长的筛选，分别在添加和不添加外源GDP的条件下拿到可以进行衍射的晶体，最终获得3.0(A)和3.2(A)的G1αβγ-GDP复合物结构解析数据。通过对该结构的分析及与已解析其他结构的比较，我们发现这两个突变直接导致了G1αβγ三聚体蛋白的鸟嘌呤核苷酸结合部位构象变化，减弱了与GDP及GTP的结合能力，同时引起G1α亚基的部分结构发生位移，使得与βγ二聚体的相互作用增强，抑制了活化态G蛋白中G1α与βγ的解离。另一方面，通过与野生型G1αβγ-GDP复合物结构及β2AR-Gsαβγ-Nb35中的Gsαβγ结构比对发现，显性失活突变后的G1αβγ-GDP中βγ二聚体的N端螺旋与处于受体结合态的Gsαβγ能完美的匹配，与野生型G1αβγ-GDP却不能吻合。综上所述，我们认为G203A和A326S组合突变的G1αβγ-GDP复合物对GPCR受体具有更强的结合能力，阻断了野生型G蛋白与受体的结合，同时由于突变G1αβγ-GDP复合物对GDP及GTP的结合力减弱，与βγ二聚体的结合力增强，导致G蛋白激活后GTP与GDP交换受阻，影响了βγ分离，不能产生有活性的G1α-GTP效应分子，从而无法完成下游信号的传导，以此阻断了GPCR传递胞外信号至胞内的整个通路。