金属蛋白是一类以金属离子为辅基的蛋白质,在PDB数据库中能找到的有结构的蛋白质中大约40%都属于这个范畴。金属蛋白广泛的参与基础生命活动,在新陈代谢的化学反应中起到举足轻重的作用。这些化学反应往往伴随着金属离子结合位点周围精细结构的变化,因此精确测量这些结构的变化对于阐述反应机理是有重要意义的。X射线吸收谱是一种测量生物体系中金属离子结合位点周围精细结构的有力工具,具有亚原子尺度的分辨率,同时不受样品状态的限制,无论是单晶、溶液还是镶嵌在膜上都可以测量,因此十分适合测量金属蛋白中金属结合位点局域结构。朊蛋白（PrP）是一种锚定于细胞表面的铜结合蛋白,被认为是传染性海绵状脑病（TSE）的致病因素。铜离子结合可以导致朊蛋白从正常构象PrPC转变为致病构象PrPSc,而后者在中枢神经系统中聚集沉淀会导致TSE。兔是为数不多的对TSE有抗性的哺乳动物之一,这种抗性被认为是来自兔朊蛋白（RaPrPc）结构的稳定。我们利用X射线近边吸收谱结合基于多重散射理论的从头计算解析了兔朊蛋白C端铜结合位点局域三维结构。结果显示,两个组氨酸His95和Hisl1O,及其周围的两个氨基酸Gln97和Met108参与了铜离子的结合中。随后我们纯化了兔朊蛋白的四个突变体,H95A、H110A、H139A和H186A,以及人朊蛋白（hPrP）,并通过等温滴定量热法（ITC）计算了铜离子对两种朊蛋白野生型和突变型的亲和能力,利用动态光散射（DLS）测量了在加入铜离子以后人朊蛋白和兔朊蛋白聚集团簇的半径。同时,我们利用与确定兔朊蛋白同样的方法确定了重组人朊蛋白91-231C端铜离子结合位点的精细结构。结果显示相比于兔朊蛋白的结构,人朊蛋白结构中配位基团距离铜离子更近,与铜离子具有更强的相互作用,换句话说,铜离子与人朊蛋白的亲和力更高,而且加入铜离子后对人朊蛋白结构影响更大,更容易引起聚合,这与等温滴定量热法和动态光散射结果相吻合。这可能就是不同的种属对TSE具有不同的抗性的原因。去甲酰化酶（PDF）是一种广泛存在于原核生物中的酶,在蛋白质合成的起始阶段催化去甲基化反应,其催化活性有强烈的pH和金属离子依赖性。我们利用X射线吸收谱解析了锌离子和钴离子在结合到钩端螺旋体PDF （LiPDF）和大肠杆菌PDF （EcPDF）活性位点的精细局域结构。另外,我们比较了在不同的pH下和结合不同的离子时结构与功能的关系。结果显示,去甲酰化酶pH和金属离子依赖是由于在不同的pH或者结合不同金属离子的时候,与金属离子配位的最近邻水分子的配位键长有差别。结合实验数据和理论数据,我们发现,只有最近邻水分子与金属离子配位键长在一个合适的范围内（2.15-2.55A）的时候,去甲酰化酶才有最高的活性,配位键过长或者过短都会影响催化活性。