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RecQ家族解旋酶在整个进化过程中高度保守,它们的功能涉及多种DNA代谢过程,对于基因组稳定性的维持至关重要。人类5个RecQ家族解旋酶中的BLM、WRN和RecQ4功能缺失分别导致BLM综合症、WRN综合症和Rothmund-Thomson综合症,这些疾病在分子水平上都表现为基因组的高度不稳定性、染色体异常和DNA损伤敏感等。在过去的几十年里,对RecQ家族解旋酶的酶学特性研究表明,RecQ解旋酶具有不同的四级结构,包括高聚物（可能是五聚体或六聚体）和二聚体。此外,RecQ解旋酶家族成员不仅能解开双链DNA,而且能有效地处理非标准DNA结构,如分叉DNA、G-四链体（G4）、D-环和Holliday连接（HJ）结构。因此,对RecQ解旋酶的结构功能与作用机制的研究不仅可以阐明核酸代谢过程,还能揭示某些癌症发生的机理,为抗癌药物的研制提供新的靶点和思路。WRN和RecQ1是两种最具代表性的RecQ解旋酶。RecQ1是人类体内发现的第一个RecQ解旋酶,而WRN除了解旋结构域还包括核酸外切酶结构域。本文以WRN和RecQ1为研究对象,利用大肠杆菌原核表达系统并经亲和、离子交换或凝胶过滤层析纯化技术获得了高纯度的WRN和RecQ1蛋白样品。结合动态激光散射技术、快速停流技术、荧光共振能量转移技术、X-射线晶体学衍射技术等对RecQ解旋酶的酶学性质进行研究并得到以下结果。首先,在生物信息学分析的基础上对Gallus gallus WRN（gWRN）解旋酶不同长度的截短进行了载体构建和表达纯化条件的优化。研究发现去除不规则的gWRN Link（1033 aa-1132 aa）能够有效避免蛋白的降解,同时保留gWRN-C端HTH结构域能够显著提高蛋白质的可溶性和稳定性,获得了表达量大、纯度高、性质均一稳定的gWRN解旋酶核心片段gWRN512-1338δl。应用凝胶过滤和DLS研究不同截短长度的gWRN聚集状态发现,当保留N端外切酶区域时gWRN以高聚体和六聚体形式存在,而单独的解旋酶区域的截短部分是以六聚体、三聚体或单体形式存在。其次,快速停流检测技术分析gWRN解旋酶活性表明:gWRN解旋酶具有严格的3’→5’解旋极性,对于不同类型的DNA底物具有不同的解旋效率,特别是对叉状结构的DNA具有最好的解旋活性;另外,gWRN解旋酶的HRDC结构域和HTH结构域在解旋DNA双链过程中是非必需的。同时,不同长度的截短gWRN解旋酶蛋白质晶体筛选工作取得进展。gWRN709-1338δl和gWRN490-1338δl这两个截短在初筛条件下获得了蛋白质晶体。经过结晶条件的优化,gWRN490-1338δl衍射分辨率达到9?。另外,通过突变RecQ1二聚体相互作用位点构建了Bos taurus RecQ1（BtRecQ1）的单体突变体BtRecQ1mon,并获得高纯度的蛋白样品。BtRecQ1mon解旋酶动力学实验表明,单体BtRecQ1mon解旋活力明显高于二聚体和四聚体。BtRecQ1和BtRecQ149-616的解旋效率与3’尾链长度相关,而BtRecQ1mon的解旋效率与3’尾链长度无关,表明BtRecQ1mon在饱和酶浓度下以单体形式催化DNA解旋。通过晶体结构分析发现,相比二聚体,BtRecQ1单体结构更加致密,结合和利用ATP的能力增强,导致BtRecQ1mon单体的解旋活性明显增强。BtRecQ1mon单体在G4 DNA的解旋中具有重要的作用,β-发夹在BtRecQ1的分子内G4的解旋中起关键作用。综上,本文系统地对gWRN解旋酶不同长度的截短进行了表达纯化和晶体筛选工作,构建了WRN解旋酶高效表达纯化体系,研究了gWRN解旋的酶学特性,获得了具有一定衍射能力的gWRN蛋白质晶体,为WRN三维结构的解析工作奠定了基础。同时,本文对BtRecQ1结构和的解旋动力学研究表明,单体结构是BtRecQ1解旋酶介导的dsDNA和G4 DNA解旋过程中的功能性寡聚状态。这些研究拓展了目前对RecQ解旋酶解旋机制的认知,有助于进一步理解RecQ解旋酶在维持基因组稳定性中的具体作用。