结肠癌是世界上，尤其是西方国家，引起成年人死亡最常见的癌症之一。在我国该疾病的发生也呈日趋上升的趋势。结肠腺瘤息肉易感基因(AdenomatousPolyposis Coli，APC)是早期发现的该疾病的相关基因。该基因的突变与家族性结肠腺瘤息肉病(FAP)以及散发性结肠癌中有着重要的联系，而且通常是结肠癌发生过程中的早期事件。因而了解APC的生物学功能，不仅对于了解结肠癌发生过程中的分子变化有着重要理论意义，也对相关的治疗方法和药物的研发有着重要的应用价值。虽然关于APC的功能研究一直是结肠癌相关研究的热点，但是APC一些重要结构域以及它和相关蛋白复合物三维结构的缺失阻碍了我们对APC的分子性质和功能发挥机制深入的了解。在本论文中，我们选取了APC这一重要的癌症抑制蛋白为主要研究对象，对其进行了广泛的结构和功能研究。在APC蛋白中，ARM（Armadillo repeats）结构域是进化上最保守的区域。APC-ARM与许多蛋白相互作用，从而发挥着多种功能，例如Asef，KAP3，IQGAP1，Amer1， PP2A-B56等。通过努力，我们首先获得了两种APC-ARM结构域的蛋白晶体，进而解析了它们的晶体结构，阐释了这一具有重要功能的结构域的结构信息，并对其内在的性质和底物结合位点进行了分析和讨论。在此基础上，我们进一步对APC-ARM及其相互作用蛋白的复合物的结构和功能进行了研究。在这些蛋白之中，Asef与APC的复合物结构最先得到解析。通过结构分析，我们阐释了Asef与APC之间的相互识别方式，并推测了APC激活Asef功能发挥的可能机制。除此之外，我们还发现APC-ARM结构域实际上由9个Arm重复序列组成，从而重新定义了这一保守结构域的序列组成。在解析APC/Asef复合物结构之后，我们进一步对APC-ARM结构域与Amer1的相互作用方式进行了研究。据报道Amer1含有三个APC的结合区域，并且能够将APC定位在细胞膜上。但是这些区域的长度均远远超出了APC-ARM结构域的结合能力。因而在生物信息学分析的基础上，我们首先对Amer1与APC的相互作用区域进行了更精确的定位。我们首先定位了前两个APC的结合位点：CA1和CA2，并在此基础上对APC/CA1和APC/CA2复合物进行了蛋白结晶和结构解析。APC/CA1和APC/CA2复合物的结构显示，两者均采用了与Asef类似的与APC相互作用方式。在此基础上，我们分析了三者与APC结合的共同的motif序列，并依据此序列对其它APC-ARM相互作用蛋白进行相关分析。我们推测，虽然序列相似性较低，但仍然至少有一部分APC-ARM结构域相互作用蛋白采用了类似的方式与APC结合。因而APC/Amer1复合物的研究不仅帮助我们了解了APC在膜上定位的机制，也使得我们更深入了解了APC-ARM结构域识别配体蛋白的方式。APC的C端区域也与多个蛋白相互作用，例如EB1和Dlg1等。这些蛋白与APC的相互作用，对细胞迁移和细胞周期的调控具有重要的功能。我们解析了Dlg1蛋白PDZ1和PDZ2结构域与APC的C末端序列的复合物结构，并且阐释了它们之间特异性识别的机制，从而扩展了我们对这一重要的癌症抑制蛋白与APC相互作用的了解。我们发现PDZ1和PDZ2中的β2/β3loop对PDZ结构域与APC的特异性识别有着重要的作用，并且APC末端PDZ结合motif的上游序列参与了此过程。而且APC与Dlg1的这些相互作用方式同样适用于APC与PSD-95，SAP102等MAGUKs蛋白的相互作用。总之，本论文的研究工作系统地对APC及其相互作用蛋白进行了相关的结构和功能研究。通过研究，我们解析了APC-ARM结构域以APC/Asef，APC/Amer1，APC/Dlg1的复合物的晶体结构，并在此基础上对它们的结构和功能的关系进行了深入的探讨，从而为相关的药物研究提供了理论基础。