革兰氏阴性细菌通过不同的分泌系统向胞外分泌不同的蛋白来维持细胞的生理功能,如信号传导、营养汲取、免疫和毒性等。目前,革兰氏阴性细菌已鉴定出八个不同的分泌系统,即Ⅰ-Ⅷ型分泌系统或TlSS-T8SS。本论文主要对T5SS和T6SS相关蛋白进行结构和功能的研究。T5SS在致病性细菌中广泛存在,其能够分泌蛋白酶,黏附素,致病因子等一些外膜蛋白。这些分泌的蛋白通过Sec途径分泌到细胞周质空间,然后通过BAM复合物将这些非成熟蛋白进行折叠并分泌到外膜。BAM复合物共包含五个蛋白命名为BamA-E, BamA为外膜蛋白,BamB/C/D/E是四个脂蛋白。本论文对BamB/C/D/E进行了克隆、表达、纯化,并成功解析了BamB和BamD蛋白的晶体结构,为解释BAM复合物的运输机制提供了结构基础。BamB晶体的分辨率为2.0A,整体结构由八个片状的螺旋桨组成,通过Pull-down和Western blotting实验分析,BamB直接与BamA的POTRA1-3结构域结合,POTRA1-3的C端对于结合起到重要的作用。BamD晶体分辨率为2.6A,整体结构由五个TPR结构域组成。通过结构分析,BamD的第十个α螺旋对于BAM复合物的组装很重要。BamD的N端结构对于其它外膜蛋白的分泌具有重要作用,而C端结构主要用于结合BAM复合物中的其它蛋白。T6SS是最近在革兰氏阴性细菌中发现的一个动态多组分大分子装置,对于革兰氏阴性细菌的生存竞争具有重要意义。T6SS和噬菌体攻击靶细胞具有同源性,能够向宿主细胞分泌大量的具有毒性的效应因子,这些效应因子能够降解细胞壁,从而导致宿主细胞的死亡。为了保护自身细胞,每种效应蛋白都有对应的免疫蛋白,阻止效应蛋白的催化作用。本论文解析了酰胺酶效应因子Tae3和相应的免疫蛋白Tai3的复合物晶体结构,糖苷水解酶VgrG3C和相应的免疫蛋白TsaB的复合物晶体结构。通过晶体学和小角X射线散射分析,Tae3-Tai3复合物在溶液中以异源六聚体的形式存在,即两个Tae3结合四个Tai3分子。Tae3的23位半胱氨酸和81位组氨酸形成两个催化二元体残基,其突变体C23A、H81A能够导致Tae3的酰胺酶活性失活。Tai3的α3-α4之间的loop插入到Tae3的活性位点,从而抑制Tae3的活性,而且Tai3的高保守残基Gln91-Asp92-Tyr93对于抑制机制起到非常重要的作用。VgrG3C-TsaB在溶液中以异源四聚体的形式存在,即两个VgrG3C结合两个TsaB蛋白。VgrG3C显示一种T4溶菌酶的折叠构象,具有反转糖苷水解酶的特性,通过细胞毒性实验,发现VgrG3C的两个高保守残基Glu827和Asp842具有催化活性,形式催化二元体。TsaB通过模拟底物的形式,直接插入到VgrG3C的活性沟槽,占据活性位点,从而阻断了VgrG3C与底物的结合。通过Tae3-Tai3复合物和VgrG3C-TsaB复合物晶体结构研究,提出了免疫蛋白抑制效应蛋白的具体机制,为设计药物靶点提供了有利的结构基础。