丙氨酸脱氢酶(alanine dehydrogenase, Ald, EC 1.4.1.1)是一种以烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(辅酶Ⅰ, NAD+)为辅酶的氨基酸脱氢酶,它能可逆催化丙氨酸氧化脱氨生成丙酮酸、氨及NADH。丙氨酸脱氢酶在生物体内不仅能调节酮酸和氨基酸的稳态平衡,还参与氨基酸代谢和糖代谢,且其催化反应的产物丙酮酸在制药、食品以及科学研究中有广泛的用途。本研究主要介绍丙氨酸脱氢酶的表达、纯化、结晶及酶空间结构等方面。以来源于巨大芽孢杆菌中的丙氨酸脱氢酶为研究对象,把目的基因成功地构建到载体pET-28a(+)上,获得了pET-28a-ald重组质粒,且其能在大肠杆菌表达系统中成功的表达。将重组蛋白进行Ni2+柱亲和层析的初步分离及纯化和Resource Q柱的进一步纯化,得到较纯的重组蛋白,为下一步蛋白质结晶提供了有利的条件。通过蛋白质结晶条件Crystal Screen Ⅰ& Ⅱ, Index Ⅰ& Ⅱ和PEG/Ion Ⅰ& Ⅱ对单晶和复合物共晶的结晶条件进行初步筛选,以初筛条件中晶体生长较好的条件为基础进行条件优化,最终获得高质量的块状或四方体的单晶和复合物共晶。用X射线衍射法对晶体数据进行收集,得到了单晶衍射率为2.97A,二元共晶衍射率为2.88A和三元共晶衍射率为2.67 A。 Ald单晶和二元共晶所属的空间群均为R32,三元共晶所属的空间群为P2。通过SFCHECK软件对收集的数据进行空间结构分析,我们发现单晶和二元共晶的晶体结构中每个不对称单位中含有1个蛋白质分子。Ald单晶和二元共晶的晶体结构已经解析完毕,Ald三元共晶的晶体结构正在解析当中。为了更深入了解丙氨酸脱氢酶的催化机理,本研究还进行了Ald四元共晶的结晶实验,但没有得到衍射率较好的晶体,需要进一步优化。本研究得到的Ald单晶和复合物共晶的蛋白质三维结构对合理利用酶蛋白参与生物活性小分子的工业生产,或以酶蛋白为靶标,开发合适的抑菌剂和治疗药物都具有重要的意义。