本论文的主要研究内容分为两部分：第一部分研究了UCH37 （Ubiquitin C-terminal hydrolase）的UCH-domain（即N端1-227氨基酸残基）对三种不同二泛素（Lys48-,Lys63-,线性泛素）之间异肽键的水解作用,同时探究用分子生物学-荧光的方法检测并计算UCH37N的水解活性。第二部分研究了Ce3+元素在缺Mg2+和有Mg2+条件下,对植物氮代谢和叶绿体抗氧化系统的影响。第一部分：泛素羧基端水解酶是去泛素化酶五个家族中的一个,它可以特异性切除泛素羧基端融合的氨基酸或小分子。在已发现的UCHs家族中,UCH37是唯一能和26S蛋白酶体中的19S亚基相互作用,从远端开始水解Lys48-方式连接的多泛素链。目前的研究表明,UCHs家族中UCH-L1,UCH-L3不能水解Lys48-和Lys63-以及直链连接的四泛素。最近被报道UCH37,在PA700（19S）蛋白酶体的调节下,UCH-domain （1-228）具有异肽键水解活性,可以水解二泛素之间的异肽键,同时研究表明,UCH-domain, UCH37, UCH37-Adrml,和UCH37-Adrm1-S1复合物等都没有水解二泛素的活性,但UCH-domain能识别泛素并水解小分子底物。我们的实验研究发现,UCH37N（1-227）不仅能水解小分子底物,而且具有水解二泛素之间异肽键的活性,为了较系统的研究UCH37N对不同二泛素的水解作用及水解动力学,我们在原核表达系.统中表达UbF45W-K48R, UbF45W-K63R, Ub-G75A-G76P-His6和UbF45W-Ub-G75A-G76P-His6,然后体外反应生成UbF45W-K48R-Ub-G75AG76P-His6和UbF45W-K63R-Ub-G75AG76P-His6二泛素。加上直接表达的直链二泛素共三种,作为酶切反应的底物。在反应终止后用Ni-NTA柱亲和层析的方法除去反应体系中带有His6-tag标记的蛋白,然后通过荧光测定反应产物UbF45W的浓度,进而比较UCH37N对三种不同二泛素的水解活性。实验结果显示,泛素羧基端水解酶UCH37N不能水解直链二泛素,对另外两种二泛素的水解活性也有一定差异,可能与UCH37在体内的功能有关。第二部分：这部分工作主要研究了在缺镁和正常条件下Ce3+对菠菜氮代谢以及对菠菜叶绿体抗氧化系统的影响,主要内容包括：1.研究了在缺镁和正常条件下,Ce3+对菠菜氮代谢系统的影响。实验方法：将菠菜分别培养在缺镁和完全培养基中,分别对其进行Ce3+处理,不加Ce3+处理的作为对照。培养一段时间后对植物体内氮代谢各项指标进行检测,如硝酸还原酶,亚硝酸还原酶,谷氨酸脱氢酶,谷氨酸合酶,谷丙转氨酶,谷草转氨酶等。研究结果发现,在缺镁条件下,植物体内的氮代谢受到明显抑制,从而影响植物有机物的合成,进而影响植物的生长。Ce++处理后,菠菜体内氮代谢的症状可以被明显缓解,同时,有机物、叶绿素和可溶性蛋白的含量等较缺镁条件下明显提高。实验结果表明,在缺镁条件下,Ce++可以部分取代镁促进无机氮转化成有机氮,进而促进植物的生长。2.通过检测活性氧族在菠菜叶绿体中的积累,研究在缺镁条件下菠菜的氧化应激水平。缺镁培养下,菠菜叶绿体中膜脂过氧化物增多,通过检测超氧化物岐化酶,过氧化氢酶,抗坏血酸过氧化物酶,谷胱甘肽还原酶的活性以及抗氧化剂谷胱甘肽和类胡萝卜素的含量,结果表明活性氧族的攻击激活抗氧还原化系统的抵御。研究还发现,当缺镁培养下,菠菜叶绿体中抗氧化能力下降,明显抑制植株的生长,出现叶子枯萎等症状。但在缺镁的条件下用Ce3+处理菠菜会降低缺镁引发的症状及活性氧族的水平,提高抗氧化防御系统的活性,促进菠菜的生长。总之,实验研究表明在缺镁的条件下,Ce3+可以部分取代镁,增加菠菜叶绿体抵御氧化损伤的能力。