本论文中,我们通过应用液体核磁共振和位点特异性自旋标记的电子顺磁共振技术研究了大肠杆菌蛋白YgaP的结构和动力学特征。论文共分为四个部分。第一章简要介绍了硫氰酸酶超家族蛋白。首先阐述了硫氰酸酶超家族的催化机制,并按照其结构的特点分为了四类,还对硫氰酸酶超家族所行使的解毒,生物大分子的合成,调控细胞周期等功能做了具体的描述。第二章介绍了电子顺磁共振的基本理论及其在生物学方面的应用。简要描述了常用的自旋标记物和位点特异性自旋标记技术。通过在蛋白中引入自旋标记物,利用电子顺磁共振技术,可以得到蛋白具体位点的动力学和结构方面的信息。数据的分析主要集中在动力学参数,易趋性和距离信息这三个方面,并且通过实例印证了顺磁电子共振在研究蛋白结构及构象变化上的独特优势。还简要说明了电子顺磁共振在生物自由基和细胞膜中的应用。第三章介绍了大肠杆菌蛋白YgaP的溶液结构研究。我们通过核磁共振技术解析了YgaP硫氰酸酶结构域的三维结构,并与大肠杆菌中其他硫氰酸酶蛋白G1pE和PspE作比较,发现它们在结构上的相似性。随后通过Na2S2O3滴定的方法,研究了YgaP与底物之间的相互作用。通过化学位移的扰动,确定了其活性位点loop形成的底物结合口袋,以及在酶促反应的第一步时底物与酶的结合过程在NMR时间尺度上为快交换过程。并且由Ala66和Asn72的化学位移的变化得到了解离常数Kd的值。第四章首先简要描述了利用电子顺磁共振解析膜蛋白结构信息。在实验中通过半胱氨酸扫描法,逐点标记YgaP跨膜区的45个氨基酸位点,利用电子顺磁共振技术研究其易趋性和动力学性质。通过数据分析,得知在DPC胶束中,YgaP以同源二聚体的形式存在。根据标记位点的动力学和易趋性以3.6为一个周期的波动的特点,发现了其跨膜区二级结构为两跨膜的α螺旋。确定了YgaP跨膜区的起始和结束位置及跨膜螺旋的相互作用的接触面,并结合测量所得的距离信息,搭建出了YgaP跨膜区的结构模型。并且结合YgaP硫氰酸酶结构域的溶液NMR结构,利用CW-EPR和DEER所得的距离约束得到了全长的YgaP的结构模型。