近年来,由鸟分枝杆菌复合群(Mycobacteriumaviumcomplex,Mac)引起的非典型性结核病的发病率在全球范围内持续增长,而Mac对多种常用药物的天然耐药性使非典型性结核病的治疗效果不佳。反式翻译对于细菌的繁殖和生存至关重要,是药物研发的重要靶点之一。Lon蛋白酶识别并降解反式翻译过程中被标记了 SsrA标签的异常蛋白,以防止异常蛋白形成毒性聚集体,从而确保细胞的正常生长。此外,Lon蛋白酶也能特异性识别不同的降解标签,选择性地降解错误折叠蛋白以及短寿命的调控蛋白以控制蛋白质量,维持细胞内稳态。目前,对Lon蛋白酶特异性识别结合底物的分子机制知之甚少,Lon蛋白酶与底物相互作用的关键位点及其作用模式均不清楚。Lon蛋白酶N端结构域与底物的特异性识别和结合有关,N端结构域可分为三个亚结构域,第三个亚结构域被认为参与Lon蛋白酶多聚体的形成。本课题以鸟分枝杆菌复合群Lon蛋白酶N端前两个亚结构域片段为研究对象,旨在解析该片段蛋白的晶体结构以及完成蛋白主链原子化学位移指认和主链动力学分析,进一步利用NMR技术研究蛋白与SsrA标签的相互作用,也为研究Lon蛋白酶N端结构域对其他底物的特异性识别提供结构和动力学基础。本论文利用X-射线衍射技术成功解析了 MacLon-N192蛋白晶体结构,分辨率为2.4A。该结构由两个亚结构域组成:第一个亚结构域包含六个β折叠和一个α螺旋,第二个亚结构域则是由五个α螺旋组成,与已解析的大肠杆菌Lon蛋白酶N端片段结构比较相似,即使它们的序列同源性只有26%。结构和序列比较分析揭示了它们序列和结构差异,有助于理解不同种属的Lon蛋白酶对底物的选择性。序列保守性和疏水性分析揭示了 Lon蛋白酶和底物的识别结合可能与疏水相互作用有关。我们也完成了 MacLon-N192蛋白超过88%的主链原子化学位移指认,在主链指认的基础上进行了纵向弛豫、横向弛豫以及异核稳态NOE实验。结果显示位于三个无规卷曲区域(171-T76,S93-A98和A109-T112)的残基具有明显的柔性特征,与已解析的MacLon-N192蛋白晶体结构特征一致。此外,无规卷曲Lβ1β2和Lβ3β4比较刚性,结构分析表明Lβ1β2因两个亚结构之间的疏水相互作用而稳定,Lβ3β4因氢键、盐桥、疏水相互作用和特定的Pro构型而稳定。另一方面,我们用NMR滴定、荧光偏振、等温滴定量热以及蛋白与FITC-SsrA共结晶实验确定了 MacLon-N1 92蛋白与SsrA标签不存在相互作用。这可能缘于两种原因:其一,全长Lon蛋白酶以六聚体形式发挥功能,而MacLon-N192蛋白以单体形式存在;其二,Lon蛋白酶的SsrA结合位点可能并不在N端结构域。我们的工作为研究Lon蛋白酶与SsrA标签的相互作用提供了借鉴。更重要的是,本论文对MacLon-N192蛋白的晶体结构解析、主链原子化学位移指认以及主链动力学分析,为研究Lon蛋白酶N端结构域对其它底物的特异性识别和结合提供了结构和动力学基础。