组蛋白赖氨酸甲基化是重要的表观修饰，参与染色质结构和基因表达调控。研究认为，组蛋白H3第4位赖氨酸的甲基化（单/二/三甲基化）在植物发育和抗逆反应的基因表达调控中起着重要作用。然而，在 H3K4甲基化修饰如何被去除的问题上，仍有许多未知。在本研究中我们发现，包含JmjC结构域的水稻蛋白JMJ703是H3K4去甲基化酶。通过解析并分析JMJ703的核心区域（c-JMJ703）的晶体结构，我们发现它的分子折叠模式与人类及酵母JMJD2亚家族蛋白有着较高的相似性；与JMJ703是H3K4去甲基化酶不同，人类和酵母JMJD2亚家族蛋白是H3K9和H3K36去甲基化酶。我们同时也得到了c-JMJ703与其底物短肽的复合晶体结构。虽然其中的底物短肽只有3个氨基酸可见，但这个复合结构依然可以为我们提供此类 H3K4去甲基化酶底物识别模式的初步信息。根据这些结构我们鉴定出了与辅因子 Fe(II)和NOG，以及底物短肽发生互作的氨基酸，它们对JMJ703的去甲基化活性是必须的。虽然c-JMJ703在总体结构上与哺乳动物和酵母JMJD2亚家族成员相似，但是活性中心的一些关键氨基酸，如Y321和N404，则呈现出完全不同的结构和功能特征。本研究从结构水平对水稻的H3K4去甲基化酶进行了深入研究，揭示了植物JMJ蛋白在结构上的保守和差异，提供了H3K4去甲基化的结构基础。　　GH3家族酰基–氨基合成酶催化了一些植物激素如生长素、水杨酸和茉莉酸与氨基酸的连接反应，从而调控植物体内活性激素的水平。这些反应是依赖于ATP的。已有生化研究结果表明，基于序列同源性以及酰基底物特异性，可以将这些酶分为3个家族（I–茉莉酸连接酶；II–生长素和水杨酸连接酶；III–苯甲酸连接酶）。然而，人们对此类蛋白的动力学和化学机理几乎一无所知。在此，我们以水稻的生长素–氨基酸合成酶GH3.8蛋白为对象，进行动力学参数测定和深入的酶学机理研究。首先，我们建立了一个基于液相色谱质谱联用（LC-MS/MS）的酶活体系。该体系灵敏而稳定，适合用于生长素–氨基酸连接酶的动力学研究。以此酶活体系进行测活，我们证实OsGH3.8的反应产物为IAA-Asp，并且其产量与时间和蛋白量成正比。使用LC-MS/MS方法测得的动力学参数如下：VmaxIAA=64μmol min-1μg protein-1；KmIAA=92μM；VmaxATP=59μmol min-1μg protein-1；KmIAA=50μM;VmaxAsp=120μmol min-1μg protein-1；KmIAA=1,550μM。这是第一次对植物GH3家族蛋白进行动力学参数测定。其次我们建立起一个偶联酶的测活体系。该体系相比以前的方法，费时更少，通量更高，使需要进行大量酶活反应测定的动力学机理分析成为可能。稳态动力学研究表明，OsGH3.8需要Mg2+或Mn2+来达到理想的活性；除了天冬氨酸外，OsGH3.8还可以以天冬酰胺为底物，但是催化效率比天冬氨酸低45倍；同时可以以其他生长素类似物为酰基底物，包括苯乙酸、吲哚基丁酸和萘乙酸，但是催化效率（kcat/Km）与IAA相比降低1.4-9倍。初始速率实验和底物抑制实验表明，此酶采用了Bi Uni Uni Bi Ping Pong的反应机理。在第一步反应中，ATP先结合到酶上，随后IAA结合。随后，形成中间体（腺苷化IAA），释放焦磷酸。第二步反应起始于天冬氨酸的结合，并与腺苷化中间体反应，形成并释放IAA-Asp和AMP。