环核苷酸(cAMP/cGMP)是细胞内的第二信使，介导荷尔蒙和神经递质带来的细胞反应。环核苷酸浓度的调节是许多新陈代谢过程的关键步骤。例如：心肌和平滑肌的收缩、肝糖分解、血小板凝聚、分泌作用、脂解作用、离子通道传导、细胞凋亡、生长控制等。体内有三种酶参与cAMP或cGMP的信号传导：环化酶、磷酸二酯酶、激酶。其中磷酸二酯酶是唯一能够水解细胞内环核苷酸的酶，在生理过程中起到至关重要的作用。　　 环核苷酸磷酸二酯酶九型(PDE9A)是环核苷酸磷酸二酯酶家族中cGMP底物特异性的同工酶之一，在多种生理过程中起重要作用。PDE9A的选择性抑制剂在开发用于治疗胰岛素抵抗综合症、心血管疾病、1型和2型糖尿病、衰老和神经退行性障碍引起的记忆缺陷、肥胖等疾病的药物中有巨大的潜在价值。最近，鉴于PDE9A在大脑中的高度表达，人们发现它是治疗衰老和神经退行性疾病的一个潜在靶点，例如PDE9A抑制剂有可能会改善阿尔兹海默症患者的记忆缺失症状。　　 长期以来，缺乏详细的PDE9A与其特异性抑制剂之间相互作用的结构信息，是开发PDE9A特异性抑制剂的一个主要障碍。BAY73-6691是第一个报道的PDE9A选择性抑制剂(IC50=55 nM)，也是在现有PDE9A特异性抑制剂中选择性高和亲和力强兼备的候选药物。通过解析PDE9A和BAY73-6691复合物的晶体结构，结合关键残基定点突变实验和酶动力学研究，获得PDE9A和BAY73-6691的详细的相互作用信息，对应用基于结构的辅助药物设计手段研发出高活性、高特异性PDE9A抑制剂具有重要意义。　　 本论文通过广泛筛选结晶条件，获得了PDE9A2催化结构域与BAY73-6691的对映异构体(R)-型和(S)-型的复合物晶体，并通过X-光单晶衍射方法解析了晶体结构，获得了详细的复合物结构信息。此外，本论文通过定点突变实验，研究了不同残基对PDE9A2催化结构域和BAY73-6691亲和力贡献的差别。研究结果表明：与野生型PDE9A2催化结构域相比，突变体M365A和F441A的IC50提高了2倍；突变体I403A、L420A、和Y424A的IC50有6-9倍的变化；Q453A和F456A的抑制敏感性损失了约3个数量级。　　 综上所述，本论文结合结构生物学和生物化学的方法，首次详细地阐明了PDE9A与其特异性抑制剂BAY73-6691的结合方式，为设计新型的PDE9A选择性抑制剂提供了坚实的实验基础，并为基于结构导向的的药物设计方法研发新型PDE9A特异性抑制剂提供了可靠的理论依据。