本论文主要包括两方面的内容:运用同步辐射综合方法研究S.mutansOPRTase的结构与功能以及关于尿嘧啶核苷酸合成酶LIMPS的结构研究。　　 乳清酸磷酸核糖转移酶(OPRTase)是嘧啶代谢从头合成前六步反应中催化第五步反应的酶。它在有二价镁离子的情况下将乳清酸(OA)和5-磷酸核糖焦磷酸(PRPP)合成乳清苷酸(OMP)和焦磷酸(PPi)。OPRTase的相关酶学研究表明,该酶与其底物以2:1(摩尔比)的方式不对称结合。然而,许多物种OPRTase的晶体结构显示,OPRTase与其底物是以2:2的方式对称的结合而且两个高度保守的loop保持全开或全闭构象。为了探究OPRTase的真实催化机制,我们运用同步辐射综合方法研究了来自变性链球菌(Streptococcus mutans缩写为S.mutans)OPRTase的结构与功能。首先,我们用X射线晶体学解析了S.mutans OPRTase2.4(A)的结构。该酶形成二聚体,活性位点处的硫酸根离子(该酶的抑制剂)与该酶以对称的方式结合,两个保守的loop延伸到溶液中而在晶体结构中丢失。该结构与对称催化机制是自洽的,但是却不能排除晶体堆积对其结构的影响。为此,我们用小角散射技术探测了S.mumns OPRTase在溶液状态下的构象。实验散射曲线与模型散射曲线比对的结果表明,S.mumns OPRTase的两个loop在溶液状态下处于全开构象,这对支持S.mutans OPRTase采取对称催化机制提供了额外的证据。最后,我们运用同步辐射圆二色谱研究了S.mumns OPRTase与其底物的相互作用。圆二色谱的分析结果显示,底物的加入可以诱导该酶的构象发生变化而且催化反应的发生与底物的加入顺序无关,即S.mutans OPRTase采取随机的双底物催化机制。　　 尿嘧啶核苷酸合成酶UMPS是哺乳动物嘧啶代谢从头合成前六步反应中催化最后两步反应的酶。该酶是一种双功能酶,它同时具有OPRTase和ODCase的催化活性。UMPS在嘧啶代谢中扮演着十分重要的角色,人类UMPS功能的缺失将导致先天性代谢紊乱,引发遗传性乳清酸尿症等。研究表明,许多的多功能酶催化产生的中间产物并不释放到介质中,而是在酶中间连续移动,即存在某种底物通道。这种机制能加速多步反应的总速度,同时防止细胞中其它酶的破坏。UMPS是否也存在着类似的底物通道?因目前还没有UMPS全长晶体结构的报道,所以我们希望通过UMPS的结构研究米解开此谜题。我们先从大肠杆菌中研究了OPRTase和ODCase的相互作用,结果表明这两者在体外没有明显相互作用。与此同时,我们克隆了人源UMPS全长及其两个结构域(OPRT和ODC)的基因,并分别摸索了它们的表达、纯化和结晶条件。