天然环状多肽分子是一类相当重要的小分子化合物，它们的合成多是由细菌和真菌中一种不依赖于核糖体而工作的蛋白酶复合物实现的。该蛋白酶复合物的英文名称为nonribosomal peptide synthetase（简称为NRPS）。真菌与细菌NRPSs的产物释放、环合方式不同，细菌主要通过终止功能域TE进行，而真菌还经常使用另一种由CT功能域参与的策略。虽然NRPS使用TE终止功能域释放、环合多肽分子的过程中已经有了较为详尽的研究，但是使用CT终止功能域，以高效的立体选择性和区域选择性合成环状多肽分子的机理还有待揭示。为了表征CT功能域的结构和功能，我们以来源于真菌Penicillium aethiopicum的NRPS-TqaA的CT功能域为研究对象，揭示了它接纳直链三肽“邻氨基苯甲酸-D型色氨酸-L型丙氨酸”为前体并合成天然产物fumiquinazoline F的机制。　　在本课题的研究中，我们首先对CT蛋白的纯化条件进行了优化，提高了纯化过程中的还原剂β巯基乙醇的浓度，并将蛋白的贮存液pH值调整到9.0，改善了CT蛋白的稳定性和均一性。通过对CT表面熵值较高的31位天冬氨酸和32位赖氨酸的突变，我们获得了CT的表面熵突变体CTM的晶体。通过单波长反常散射法，我们使用XDS软件包处理、合并三套硒原子取代的蛋白晶体的衍射数据，并最终解析了CTM的晶体结构，分辨率可达2.3(A)。之后，我们使用底物类似物(S)-2-((R)-2-(2-aminobenzamido)-3-(1 H-indol-3-yl)propanamido)propanoicacid(FS)或产物Fumiquinazoline F和CT进行共晶实验，尝试获得复合物结构，在此过程中我们先后得到了野生型CT（分辨率2.7(A)）、截短体ΔCT（截掉loop405-415的CT，分辨率1.8(A)）的晶体结构。从结构上看，CT与原核NRPS终止功能域TE有显著差别，TE具备明显的αβ水解酶功能域，而CT的三维结构更接近于NRPS的C功能域。虽然在复合物结构解析的过程中我们没有观察到属于底物的电子云密度，但是在活性位点观察到了DMSO分子的存在。利用DMSO和CT的结合位点，我们使用分子对接，推测了CT和其底物、产物的结合模式。在野生型的CT晶体浸泡了底物Fumiquinazoline F以后，原本在CTM中没有观察到的loop405-415的电子云密度，有出现的趋势，暗示这段灵活的结构在CT催化反应的过程中经历了较大的构象变化。　　为了详尽分析CT的催化机理，我们同时解析了TqaA终止模块TCT（T功能域和CT功能域）的晶体结构(2.4(A))，并且利用小角散射(SAXS)解析了TCT的溶液结构（apo、holo状态）。在小角散射结果中，以T功能域保守的催化核心丝氨酸和CT功能域保守的催化核心组氨酸之间的距离为标尺，我们观察到了溶液中T与CT之间的距离变化。在apo态时，两者之间的距离为50(A)左右，在holo态时为42(A)左右，而当在holo态中加入产物Fumiquinazoline F以后，两者的距离变化到54(A)左右。有趣的是，在晶体结构中两者之间的距离为17(A)，恰好足够T功能域将底物送入CT功能域的活性口袋发生环合反应。据此，我们提出TCT催化反应的机理:TqaA的终止模块在工作时，T功能域被活化为holo态，在底物的诱导下T功能域向CT功能域靠拢，当底物与CT功能域结合以后，T与CT协同催化底物的环合。这个过程中CT通过调整loop405-415的构象，实现接纳底物、催化反应、释放产物的目的。反应完成后，T与CT分离，为下一步反应做准备。