DEAD-box解旋酶是一类利用核苷三磷酸(NTP,通常是ATP)水解产生的能量催化dsRNA或dsRNA/DNA解旋的分子马达蛋白。DEAD-box解旋酶参与RNA代谢的各个阶段(包括RNA转录到RNA的衰退),其结构保守性极强,但功能各异。DDX21属于DEAD-box家族的蛋白质,多项研究表明DDX21参与了核糖体RNA的合成、编辑和转录等过程,而且在不同肿瘤的发生、发展及机体的各种炎症反应中也发挥着至关重要的作用。尽管已有不少关于DDX21的研究,但因研究技术的不成熟和研究材料DDX21及RNA较难获得,从而导致该解旋酶的酶学特性及功能特征仍不清楚。本文全面的研究了DDX21及多个截短蛋白质的基本生化性质,为后续的结构功能研究奠定基础。本文使用凝胶过滤层析、动态激光散射技术、荧光各向异性值分析法及快速反应停留荧光检测技术等先进的生物物理及生物化学检测技术对人源DDX21全长蛋白质及各功能结构域寡聚状态、核酸与蛋白质结合导致的解聚现象及蛋白质的酶学特性进行了系统详尽的研究。此外,深入地分析了HELICc、C-端的GUCT_RHII及C-端的4个FRGQR重复序列对DDX21结构及理化性质的影响。本研究得出以下结果与结论:首先,利用体外重组技术构建并表达了人源全长DDX21及不同的截短蛋白质,并通过一系列的纯化条件优化,获得了高纯度高质量的蛋白质;利用动态激光散射和凝胶层析技术分析各蛋白质的寡聚状态。研究发现全长的DDX21在溶液中是以多聚体(约五聚体)的形式存在,且这种多聚体能在RNA、dsDNA及特殊结构的核酸(如G-四链体)存在的条件下解聚成较低分子质量的复合物。研究发现DDX21 N-端的非功能区(N-端181aa)与C-端的4个FRGQR重复结构域对其寡聚状态起到重要的调控作用:当缺失N-端181aa时,DDX21将转变为二聚体蛋白质;当缺失C-端的4个FRGQR重复结构域时,将转变为一个均一性极差的超聚体蛋白质。其次,利用荧光偏振技术比较分析了各蛋白质与核酸的结合活性,研究发现DDX21在结合不同长度的ssDNA、dsDNA及不同结构的RNA底物时,都呈现出随核酸底物长度的增加,结合能力也随之增强并最终达到稳定的趋势。其对ssDNA的亲和能力远低于dsDNA和RNA底物的亲和能力,然而对具有特殊序列的ssDNA却有着相对较强的亲和力(如G4-四链体DNA)。通过研究各截短蛋白质对核酸的亲和能力发现,缺失N-端181氨基酸的截短蛋白质对ssRNA的结合能力与全长蛋白基本一致,而仅缺失C-端的4个重复FRGQR结构域的截短蛋白质与ssRNA的亲和能力严重下降。然后,利用快速停流检测技术分析了DDX21解旋特性,结果表明,该蛋白对dsRNA及杂交链dsRNA/DNA具有双向解旋活性,且解旋幅度对解旋底物尾链长度有明显的依赖性,即尾链越长,解旋幅度越高,解旋速率也越快。同样利用快速停流检测技术分析各截短蛋白质的解旋特性,结果发现DEADc、HELICc和GUCT_RHII三个结构域共同参与DDX21的解旋功能。最后,利用快速停流检测技术分析DDX21退火活性,研究发现全长蛋白质不仅能使ssRNA之间及ssRNA和ssDNA之间退火,还能使两条ssDNA之间发生退火反应,且其两条ssDNA之间的退火活性比两条ssRNA或一条RNA链、一条DNA链的退火活性强;然而,DDX21 C-端4个FRGQR重复结构域对其退火活性起主要调控作用,当缺失C-端4个FRGQR重复结构域时,蛋白质的退火活性完全丧失。本研究揭示了DDX21的GUCT_RHII结构域及C-端4个FRGQR重复结构域在其结构及功能中均发挥着重要作用,为今后研究DDX21的结构及其细胞功能提供了重要的理论依据。总之,本论文系统地研究了DDX21的酶学特性,阐明了DDX21寡聚状态的调控机制及其解旋和退火活性机制,这对理解DDX21解旋酶在体内的生物学功能提供了重要的理论依据。