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Hedgehog(Hh)信号通路调控多种关键的发育过程,包括胚胎发育和成体组织发生等,其功能异常将会导致多种人类疾病,如出生障碍和肿瘤等的发生。该信号通路主要通过转录因子Gli/Ci发挥作用。Suppressor of fused(Sufu)蛋白是Hh信号通路中调控Gli/Ci的转录靶基因活性的关键蛋白,且在哺乳动物中发挥着更重要的负调控信号通路作用。Sufu和Gli/Ci蛋白均是Hh信号通路中高度保守的成员。Sufu被认为是肿瘤抑制蛋白,其突变与多种癌症(如髓母细胞瘤和基底细胞癌综合症)的发生有关。Sufu蛋白包含两个结构域,自2004年N端结构域被解析结构以来,C端结构域及全长蛋白结构一直未能获得。由于缺乏Sufu蛋白及Sufu-Gli/Ci蛋白复合物的结构数据,Sufu如何利用它的两个结构域与Gli/Ci蛋白相互作用的问题一直存在争议。因此,本论文重点研究Sufu蛋白以及Sufu-Gli蛋白复合物的结构与功能。本文以果蝇和人Sufu蛋白为研究对象,利用原核和昆虫细胞表达体系纯化不同的Sufu蛋白,根据生物信息学预测及蛋白酶限制性酶切进行蛋白片段截短的摸索,结合多种改善晶体衍射质量的优化方法,最终获得高分辨率(2.25?-3.2?)的Sufu蛋白晶体。首次解析出全长人和果蝇Sufu蛋白的晶体结构及两种删除内部无规折叠区域的Sufu突变体蛋白晶体结构。根据两个物种Sufu蛋白的晶体结构及生物信息学方法分析发现Sufu蛋白的两个结构域之间存在介于张开与关闭状态之间的构象变化。在解析了Sufu蛋白的结构以后,我们继续利用分子克隆、生物化学方法鉴定出体外可纯化到的最短用于结合Sufu蛋白的Gli片段,并合成含“SYGHLS”基序的不同长度Gli多肽,与Sufu一起共结晶,最终解析hSufu△60-hGli1(112-128)复合物的晶体结构,其分辨率达到1.7?。结合FRET实验结果分析表明,Sufu蛋白的构象变化受到Hh信号的调控,并且与Gli的结合与否相关。根据解析的Sufu-Gli复合物结构,我们对Sufu和Gli的相互识别机制及结合界面的关键氨基酸残基突变影响进行了分析。结合体外pull-down、ITC分析等蛋白相互作用检测方法和细胞内luciferase assay、cell staining、Co-IP等方法分析,证明了关键氨基酸残基的突变可以破坏Sufu-Gli蛋白复合物之间的相互作用,并抑制Sufu调控Gli的转录活性、Gli细胞内定位及保护Gli不被26S蛋白酶体介导的降解等作用。综上所述,本论文系统地研究了Sufu及Sufu-Gli复合物的结构及功能,从结构的角度阐述了Sufu与Gli/Ci蛋白之间的相互识别和调控的机制。