微生物次级代谢产物是抗生素，肿瘤抑制剂等药用分子的重要来源之一。这类天然产物的生物合成体系中富含大量功能新颖的酶，研究其结构与催化机制，对阐述天然产物合成途径，构建高产菌株或获得更具临床应用价值的结构类似物非常有益。　　本论文包括两个部分，第一部分利用液相核磁共振技术研究了参与越野他汀生物合成的KstB-PCP溶液结构以及与KstB-A作用机制;第二部分初步研究了谷田霉素生物合成中新型DNA糖基化酶YtkR2与DNA相互作用。　　第一部分　　微生物可利用非核糖体肽合成酶(NRPS)催化合成结构多样的活性肽。NRPS组装链由多个模块组成，每个模块负责将相应单体结合到新生肽的主链中。其中PCP通过辅因子Ppant末端的巯基与底物氨基酸结合，发挥固定和转运底物的功能。PCP蛋白家族分子量在8-10KDa，构象具有较大的灵活性，比较适于通过核磁共振技术解析其三维结构。　　抗肿瘤天然产物越野他汀生物合成体系中存在一个特殊的PCP，KstB-PCP，它以烟酸为唯一底物，而非常见氨基酸，在结构或功能上可能具有新颖性。对KstB-PCP的结构及动力学性质研究有利于了解其工作机制，方便后期利用基因工程改造越野他汀生物合成途径，进而获得更多结构新颖药效更好的衍生物。　　通过共表达和突变活性位点的方法制备了标记的holo-PCP和apo-PCPm样品，利用常规三共振核磁实验解析两种状态的溶液构象。holo-PCP与apo-PCPm在溶液中均为单一构象，不存在多重构象。holo-PCP与apo-PCPm的整体折叠相似，均有四段α螺旋构成，活性位点位于α2的N端。构象差异主要体现在螺旋α2与α4的相对取向上。结构还表明辅臂Ppant处于自由摆动状态，暴露在溶液中。Holo-PCP辅臂末端N9原子在1H-15N HSQC二维核磁谱图上有两套1H-15N相关信号，N9a和N9b，表明辅臂可能存在两种构象或状态。通过1H-15N HSQC监测了在腺苷化功能域KstB-A的催化下，holo-PCP与底物烟酸反应生成niacin-PCP。只有N9a可以发生反应，N9b在反应前后没有任何变化，处于“锁定”的状态。当反应体系中存在二硫键还原剂DTT时，反应无法进行;同时N9b消失，该过程不可逆。加入还原能力更强的TCEP对反应的正常进行没有影响，具体机制尚在研究。　　蛋白质主链NH的动力学T1、T2和异核NOE实验结果表明holo-PCP和apo-PCPm整体骨架刚性较强;处于α2和α3之间的loop柔性较大;C末端的残基和辅臂Ppant处于无规结构。N9a相对N9b柔性较强，表明N9a更易于参与化学反应。这些结果为进一步研究KstB-PCP的反应机制奠定了很好的结构与动力学基础。　　第二部分　　碱基切除途径(BER)是在细胞中普遍存在的一种重要抵御DNA损伤的修复机制。BER的第一步通常是由DNA糖基化酶识别损伤位点，并催化损伤碱基与糖环间的糖苷键水解，生成损伤位点碱基缺失的DNA(abasic DNA)，接着通过一系列修复步骤消除损伤，保证DNA正常复制，稳定生物体的遗传信息。　　YtkR2是从链霉菌合成谷田霉素的生物合成体系中发现的一种新型的DNA糖基化酶，它能够催化被谷田霉素修饰的腺嘌呤中糖苷键断裂。宿主菌通过BER途径拮抗代谢产物对自身造成伤害，这一拮抗机制是一种新型的自我保护机制。　　生物信息学分析YtkR2与一种结构新颖的DNA糖基化酶AlkD具有较高的序列同源性，可能是该家族一个新成员。YtkR2自由态及其与DNA形成复合物的结构没有报道。研究YtkR2的结构有利于了解这类烷基化DNA糖基化酶的催化机制。　　我们制备了YtkR2与双链DNA的复合物并开展了起晶体生长条件的筛选工作，通过优化晶体生长所处的池液组成、DNA序列、冷冻保护剂种类，目前晶体的衍射分辨率将近7(A)。进一步的优化工作仍在进行中。　　荧光偏振实验表明YtkR2与富含AT序列的dsDNA有较强的亲和力，而与产物dsDNA(THF)的结合力有所降低。