由蓝藻引起的水华受到世界关注,在发生水华的过程中,蓝藻将生成大量的不同类型的具有肝毒性和神经毒性的毒素。其中在这些引人关注的毒素中,具有肝毒性的微囊藻毒素最为出名,它可以被多种蓝藻合成如微囊藻、鱼腥藻、念珠藻和颤藻等。微囊藻毒素之所以出名是因为使用含有大量微囊藻毒素的水会导致肝损伤甚至引起死亡,而长期饮用含有低浓度微囊藻毒素的水会增加肝癌发病几率。通过一些生化实验与遗传学上的研究发现,微囊藻毒素是由多聚乙酰合成酶和非核糖体肽合成酶合成。微囊藻毒素合成酶分布在一个基因簇上,该基因簇包含了10个蛋白基因(mcyA-J)。多聚乙酰合成酶／非核糖体肽合成酶属于大型的由多个功能结构域组成的多功能酶,这些酶的功能结构域组成一个一个的模块,并按照模块的组成顺序进行反应,往往合成具有重要生物活性的聚酮化合物和非核糖体肽,如一些抗生素就是这样合成的。通过对比微囊藻毒素合成酶与其他多聚乙酰合成酶／非核糖体肽合成酶中的模块排列方式,微囊藻毒素合成反应方式被推测了出来,这些合成反应共有48个,按照一定的顺序进行,其中45个反应是由6个属于多聚乙酰合成酶／非核糖体肽合成酶家族的大型多功能酶完成的(McyA-E, G)。McyG作为参与微囊藻毒素合成起始反应的多功能酶,它的N端包含了腺苷化功能结构域(A)与肽基载体蛋白功能结构域(PCP)组成的双功能结构域(A-PCP),这个双功能结构域将摄取参与起始反应的底物用于合成Adda氨基酸的侧链。但目前,McyG A-PCP的催化机制还不是很清楚。通过实验,我们获得了分辨率为2.45埃的关于McyG A-PCP的晶体结构。在这个结构中,功能结构域的底物／中间产物口袋中结合了中间产物,腺苷化的L型的苯丙氨酸(L-Phe-AMP)。在McyG A-PCP的晶体结构中,每一个不对称单位中含有2个分子,其中一个分子含有完整的A-PCP的双功能结构域的结构,而另外一个分子只含有功能结构域A的结构。通过对底物／中间产物口袋的结构分析,我们发现Val227将使底物／中间产物口袋对疏水性的底物具有更高的亲和性。另外,我们观察到了PCP与A之间的两块独立相互作用界面,说明在进行反应的过程中,A与PCP将有不同的相互作用方式。最后,我们根据结构分析提出了A-PCP进行反应循环的机制。为了研究这6个大型多功能酶的结构和功能,我们通过多种途径努力希望得到这6个蛋白的晶体结构或者组成这6个蛋白的功能结构域的结构,并得到了参与微囊藻毒素合成最后2步反应的多功能酶McyC的可溶蛋白,为进一步研究其晶体结构奠定了基础。