在本论文中我们应用液体核磁共振和电子顺磁共振方法研究干扰素诱导的跨膜蛋白3(Interferon-Induced Transmembrane Protein 3,简写为IFITM3)的结构和动力学特性。本论文共分为五个章节。第一章简要介绍了生物膜在生命活动中的重要功能和作用包括细胞膜的结构、主要组成成分以及维系其结构的各种相互作用。同时针对当前研究膜蛋白结构和功能的方法进行了概述,这些方法包括X射线衍射晶体,液体核磁共振,冷冻电镜等。由于能够于较宽的时间尺度内(从皮秒到小时)研究水溶液中蛋白质分子的动力学性质,液体核磁共振相比其它方法具有较强的优势。但是蛋白质的液体核磁共振研究也受到分子量大小,柔性等因素的影响和限制。第二章针对液体核磁共振研究膜蛋白结构和功能的理论和实验方法进行了概述。相关介绍包括核磁共振现象和核磁共振的基本理论(原子核的自旋性质,塞曼裂分,能级间的跃迁,弛豫性质以及化学位移等)和液体核磁共振研究方法(核磁仪器的组成,数据采集,常用的数据处理方法,脉冲技术,去耦和水峰抑制等)。本章还介绍了研究蛋白质结构和功能常用的一维氢谱,同核多维谱,异核多维谱,弛豫实验以及后续的化学位移归属和结构计算等技术。第三章是关于干扰素诱导的跨膜蛋白IFITM3的背景介绍。本章介绍了病毒的基本情况和其与疾病的关系,通过对前人研究的总结详细说明了IFITM基因在人和小鼠的基因组中的分布情况, IFITM蛋白在生命活动中的作用(主要是在免疫活动中,对多种病毒的抵抗和限制作用)。本章还通过之前的研究概述了目前关于IFITM3蛋白的结构相关研究情况。目前,关于IFITM蛋白的结构研究主要有三种推论,即本章中所述的三种拓扑结构模型。第四章是我们对IFITM3蛋白的液体核磁研究的过程和最终的研究结果。我们首先对IFITM3进行了同源性分析,二级结构预测和跨膜特性预测等准备工作,通过基因合成的方法构建了蛋白表达载体。我们通过实验对IFITM3蛋白质表达,纯化,去垢剂等条件进行了筛选和优化,并确定了最适条件。本章重点介绍了IFITM3蛋白的液体核磁共振的实验过程,包括样品准备,核磁实验条件优化,二维和三维核磁数据采集,数据处理,各个原子化学位移的归属和结构计算等。之后,我们展示了IFITM3蛋白的表达纯化,液体核磁共振实验和数据处理的结果,并对结果进行了分析和讨论。通过液体核磁实验,我们得到了一个低分辨率IFITM3的结构,它由两段螺旋构成,一个位于C端,另一个位于中间位置,而N端是较长的一段无规卷曲。通过相关动力学实验分析,我们确定这两个螺旋和细胞膜都具有相互作用。第五章内容是关于IFITM3蛋白的电子顺磁共振研究实验。本章简要介绍了电子顺磁共振研究的背景知识,位点特异性自旋标记电子顺磁共振研究的实验方法和过程。之后,本章重点介绍了是IFITM3的电子顺磁共振研究过程,包括突变位点的设计与引入,蛋白质的表达和纯化,ERP样品的准备,实验数据的采集和处理等。本章最后对EPR的实验结果进行了详细的讨论分析。实验结果证明了IFITM3的拓扑结构模型：C端螺旋穿过细胞膜,N端螺旋和较长的无规卷曲则位于细胞质中,N端螺旋不穿过细胞膜,停靠在细胞膜内侧。