由于抗生素的不合理使用导致了许多病原菌的耐药性不断增强,已产生了大量的多重耐药菌株,甚至出现了能抵抗绝大多数抗生素的“超级细菌”。因此,对抗生素抗性机制,寻找新的药物靶点,和寻找代替传统抗生素治疗细菌性疾病的研究已引起越来越多生物学和医学领域学者的兴趣。本论文主要包括三个方面：来自噬菌体抗性相关蛋白RnlA（大肠杆菌）和Dmd（T4噬菌体）的结构与功能研究（为噬菌体疗法提供理论基础）；来自大肠杆菌甲基转移酶RsmH的结构与功能研究（作为众多抗生素靶点,核糖体的修饰影响药物分子的设计）；来自绿脓杆菌代谢调节蛋白Crc的结构与功能研究（作为新的药物靶点为新型抗生素分子设计提供结构基础）。近期新鉴定的毒素-抗毒素系统RnlA-Rn1B对大肠杆菌的噬菌体抗性起到重要的作用。RnlA是毒素蛋白,其活性受抗毒素蛋白RnlB的抑制调节。同时在噬菌体侵染大肠杆菌后,其基因组编码的蛋白Dmd行使类似于抗毒素蛋白RnlB的功能结合并抑制RnlA的活性。RnlA-Dmd可以组成稳定的新型异源毒素-抗毒素系统。我们通过对RnlA和Dmd的研究得到以下结果：我们得到了RnlA和Dmd的高分辨率结构。Dmd由单个结构域组成,一个晶胞中有两个分子显示其在生理状态下可能是二聚体。我们通过小角散射实验验证了该构象。RnlA由三个独立的结构域组成,分别称为NTD, NRD和DBD。这种构像在已有的报告中并无相似结构报道。小角散射实验显示RnlA在溶液中是以二聚化形式存在的。两个RnlA分子通过DBD结构域相互作用形成稳定的二聚体。并且通过和Dmd的结合实验,体内的毒性试验以及细胞定位实验证实结构域DBD对Dmd的结合,RnlA细胞毒性以及RnlA细胞定位起到关键作用。另外发现,RnlA的最后一个α螺旋对RnlA与Dmd的结合起到至关重要的作用。我们通过对RnlA的全面研究找到了RnlA核酸酶活性的关键结构域,对其结构与功能之间的关系提出新的观点。RsmH是特异性甲基转移酶,主要负责16S核糖体RNA C1402位点的N4甲基化修饰。该修饰位点在所有的细菌中都是保守的。该位点参与核糖体P位点密码子的识别以增加蛋白翻译的忠实性。通过本实验的研究,我们得到了高分辨率的RsmH-甲基供体-cytidine的结构数据。RsmH的复合物结构显示RsmH由结构迥异但空间关系紧密的的两个结构域组成。分别为典型的MTase结构域和新颖的底物结合结构域。在MTase结构域含有一个深的底物结合口袋用以结合AdoMet。在底物结合结构域结合的Cytidine距AdoMet的距离有25.9埃,该距离显示Cytidine结合位点不处于活性状态。该cytidine不是甲基化转移酶RsmH的催化底物。我们认为该位点的cytidine是作为RsmH底物的30S核糖体小亚基的一部分,该位点在RsmH底物识别中起到重要作用。通过小角散射实验发现溶液中的RsmH以二聚体状态存在。小角散射的结果暗示二聚化对RsmH的活性起到关键作用。总之,晶体结构和溶液结构分析为RsmH的甲基化修饰机制提供新的证据。来自绿脓杆菌的代谢调节蛋白Crc最近被证实参与调节绿脓杆菌的碳源代谢并影响绿脓杆菌的抗生素敏感度。所以Crc被认为是一个新型非致命抗生素的靶位点。Crc和含有五个CA簇的CrcZ组成转录后调节系统,用来调节特定mRNA的翻译。在本实验中,我们报道了分辨率为2.2埃的Crc晶体结构。该结构含有11个β链和13个α螺旋组成,呈典型的汉堡状。通过CD光谱学实验发现,溶液状态中Crc的结构与晶体结构相似,且结构热稳定性高。通过结构保守性比较,Crc的结构和其他脱氧核醣核酸外切酶家族成员结构相似。通过对结构分析我们解释了Crc底物特异性的分子基础。该结构将会为以Crc为药物靶点的新型抗生素筛选提供理论基础。