2003年初世界范围内爆发的严重急性呼吸系统综合症（Severe AcuteRespiratory Syndromes，SARS）是由一种新型冠状病毒（SARS冠状病毒）感染引起的。SARS-3CL蛋白酶可切断SARS冠状病毒复制酶基因表达的多聚蛋白，释放出病毒生理周期所必需的各种因子，被认为是抗SARS的重要靶标。3CL蛋白酶在成熟前是复制酶基因产物多聚蛋白的一部分，因此在行使主蛋白酶的功能前首先要从多聚蛋白中自切下来，完成自成熟过程。目前有关3CL蛋白酶成熟过程的了解还很少。揭示其成熟过程的机理，不仅有助于我们了解冠状病毒和其它病毒的自组装过程，还将为针对SARS-3CL蛋白酶和其它病毒蛋白酶成熟过程的抑制剂设计提供理论基础。　　 论文的第一部分工作对成熟3CL蛋白酶同源二聚的调控机理进行了研究，发现在酶反应过程中存在着底物诱导蛋白酶二聚化的现象，从而解决了3CL蛋白酶在测活条件下（1-3μM）预测的二聚体含量很少，但是活性却很高的问题。在底物存在时，通过测定酶活性随酶浓度的变化，拟合出了在底物存在的情况下酶二聚体的解离常数（约1-3μM），小于纯蛋白酶的二聚解离常数（14μM），表明底物对二聚体的形成有增强作用。同时选用了底物类似物N-萘甲基靛红-5-甲酰胺（5f），利用超速离心沉降速率的方法测定了二聚体在不同5f浓度下的含量，发现5f同样具有诱导二聚体形成的能力，以上两点说明SARS-3CL蛋白酶同源二聚化与底物结合互为别构调控因素，这种双向别构调控机制有可能是病毒用来调控多聚蛋白水解速率和组装时机的一种方法。　　 论文的第二部分工作对SARS-3CL蛋白酶自成熟机制进行了深入研究，发现多聚大蛋白的活性同样也是由底物诱导所形成的二聚体所产生的，并在此基础上提出了一种新的自成熟机理。我们设计了包括3CL蛋白酶以及N端自切位点在内的荧光多聚大蛋白C-XX-3CLP-Y，并用此模型蛋白在大肠杆菌细胞内对3CL自切过程进行了模拟；建立了大蛋白的体外酶活体系；对多聚蛋白以及大蛋白的一步酶切中间体3CLP-Y-His的体外聚集状态进行了确定，发现大蛋白在纯蛋白溶液中以单体形式存在，但在底物类似物存在下会发生二聚化；研究了多聚大蛋白、一步产物以及成熟蛋白酶的酶催化活性随酶浓度的变化，确认三者均存在底物诱导的二聚增强现象，并分别拟合出了三者所形成二聚体的结合常数以及各个二聚体的活性，发现多聚大蛋白的活性小于一步水解产物，而一步水解产物活性小于成熟蛋白酶；综合以上实验结果和文献报道，提出了一种新的SARS-3CL蛋白酶自成熟机制。该机制不仅为其他相似蛋白酶的成熟机制研究提供了新线索，也进一步揭示了蛋白酶结构和功能的关系，为基于自成熟机制的抑制剂设计提供了新思路。　　 此外，我们还对SARS-3CL蛋白酶活性单体设计进行了探索。