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泛素分子(UB)和类泛素分子(UBLs)是一些小分子量蛋白，通过共价连接到蛋白质底物上，涉及一系列重要的胞内生理进程。真核生物中的Urm1是最古老的类泛紊分子，在酵母中起到很多非常重要的作用，如抗氧化能力，对环境的耐受性和繁殖出芽等等。Urm1修饰系统在胞内涉及转硫作用（tRNA修饰）和蛋白类泛素修饰两方面，被认为是进化过程中的分子化石，是连接原核的转硫系统和真核的泛素家族的进化分支点。Urm1系统中的Tum1蛋白是其中的重要组分，负责绝大部分的Nfs1至Uba4的转硫作用。 本研究成功建立了酵母Urm1系统相关蛋白的原核表达纯化系统，并采用气相悬滴扩散法在20℃条件下培养出Tum1蛋白晶体，收集和分析了该晶体的X-射线衍射数据，衍射分辨率为1.9(A)。Tum1晶体的空间群属于I41晶系，其晶胞参数为a=b=120.94(A)，c=48.35(A)，α=β=γ=90°。以人类3-巯基丙酮酸硫基转移酶(PDB ID:3OLH)的晶体结构为模型，采用分子置换法解析出Tum1的晶体结构。酵母Tum1晶体结构总体呈椭球状，拥有11个α螺旋和7个β折叠，大体上等分成两块，分属两个RLD结构域(rhodanese-like domain)。两块之间形成一个沟型地带，活性位点Cys259残基处于沟底。通过对Tum1晶体结构的分析，发现其活性位点Cys259被过硫化修饰，且活性位点附近有未知的配体小分子存在。通过实验排除了配体小分子为羟脯氨酸的可能性。 大肠杆菌外切核酸酶1(Exol)是一种只从单链DNA的3端往5端进行持续水解的外切脱氧核糖核酸酶。Exol参与多种染色体的损伤修复和重组过程，如DNA上脱嘌呤和脱嘧啶位点的修复，氧化伤害导致的3端磷酸羟乙酸基的去除，甲基指向的DNA链错配修复，以及抑制移码突变等等。 本研究成功克隆纯化了大肠杆菌Exol蛋白，并采用气相悬滴扩散法和气相坐滴扩散法在20℃条件下培养出Exol和3端磷酸化修饰的单链DNA(12A-3PHO)共结晶，Exol和dTTP共结晶以及活性抑制态Exol等若干结晶。成功收集了活性抑制态Exol结晶的X-射线衍射数据，衍射分辨率2.5(A)。此Exol晶体的空间群属于P212121晶系，其晶胞参数为a=67.25(A),b=126.64(A)，c=141.25(A)，α=β=γ=90°。以已有的Exol晶体结构(PDB ID:1FXX，2QXF，3C94，3C95，3HL8，3HP9)为模型，采用分子置换法解析出活性抑制态Exol晶体结构，发现该晶体结构中不含Mg2+离子，每个不对称单位中含有两个Exol蛋白分子。通过体外活性实验确定Mg2+离子缺失对Exol活性的完全抑制作用，和单链DNA3端磷酸化修饰对Exol活性的不完全抑制作用，并且发现DNA的3端自由羟基并非Exol活性所必须。在以上实验结果的基础上，提出Exol活性抑制的位阻效应假说。 本论文主要对Tum1和Exol的晶体结构和生物学功能进行了研究。通过晶体X衍射法，我们首次得到并解析了Tum1和活性抑制态Exol的晶体结构。通过晶体结构分析和体外实验结合的方法，揭示它们可能的作用机制。