酶是生物体所生产的具有催化能力的蛋白质,参与了几乎所有生命活动和生理过程。极端温度生物所生产的酶,即极端温度酶,是极端生物能够适应其生境温度的关键,研究极端温度酶的温度适应机理不仅是研究极端生物适应机制的最直接和最有效途径,同时对酶的改造和工业化应用,也具有重要意义。为了查明与酶温度适应性显著相关的结构因素,本文在构建尽可能完整的、同时包含嗜冷酶、常温酶和嗜热酶成员的高质量非冗余酶家族结构数据集的基础上,对氨基酸含量和一系列结构参数进行了计算和统计分析。具体地,通过关键词搜索方式,我们从PDB（protein data bank）结构数据库中搜集到了21个同时包含嗜冷、常温和嗜热酶结构的酶家族共63个晶体结构,在此基础上对每个酶的氨基酸含量以及各种结构参数,包括氢键数量、盐桥数量、空腔的个数、体积和表面积、溶剂可及性表面积（solvent accessible surface area;SASA）、相对溶剂可及性表面积（relative SASA;R-SASA）、疏水性以及规则和无规则二级结构含量等进行了定量计算,并在不同温度适应酶组间对氨基酸含量和上述结构参数进行了比较和统计分析。主要结果如下:（1）嗜热酶组倾向于包含更多Arg和Glu,而嗜冷酶和常温酶组则倾向于包含更多的Asp、Thr、Asn和Gln;（2）嗜热酶组比常温酶和嗜冷酶组具有显著更多的盐桥,而嗜冷酶和常温酶组间在盐桥数量上并不存在显著差异;（3）嗜热酶和常温酶组具有比嗜冷酶组显著更多的氢键,而氢键数量在嗜热酶和常温酶组间并不存在显著差异;（4）不同温度适应酶组间在空腔数量、体积和面积上并不存在显著差异;（5）不同温度适应酶组间在SASA上不存在显著差异,但是嗜冷酶组的R-SASA却显著高于嗜热酶组的R-SASA;（6）不同温度适应酶组间在疏水性值（以包埋疏水面积占总疏水面积的比例来表征疏水性）上不存在显著差异;（7）对于规则二级结构含量,嗜热酶组比嗜冷酶组具有显著更高的螺旋类二级结构含量,但是常温酶组与嗜冷酶和嗜热酶组间在螺旋类结构含量上并不存在显著差异,同时,不同温度适应酶组间在片层类二级结构含量上不存在显著差异;（8）嗜冷酶组比嗜热酶组含有显著更高的无规则二级结构含量,但是常温酶组与嗜冷酶组和嗜热酶组间在无规则二级结构含量上并不存在显著差异。以上结果表明,氢键数量、盐桥数量、R-SASA以及螺旋类和无规则二级结构含量极有可能是决定酶温度适应性的关键结构因素,而空腔的数量、体积和面积以及片层类二级结构含量与酶温度适应性则很可能并无直接关联。根据以上统计分析结果,结合结构生物学基础知识,我们推测:（1）嗜热酶会通过增加氢键和盐桥的数量（也许与更多的Arg和Glu有关）以及螺旋类规则二级结构含量,同时降低溶剂暴露程度和无规则二级结构含量来维持其在高温条件下的稳定性和结构刚性;（2）嗜冷酶会通过减少氢键和盐桥的数量并增加溶剂暴露程度（很可能与更多的负电残基Asp以及强极性不带电残基Thr、Asn和Gln有关）和无规则二级结构含量来维持其构象柔性,从而保证了嗜冷酶在低温下的催化活性;（3）由于常温酶具有更强的温度适应灵活性（即能在更宽的温度范围内保持结构稳定性和催化活性）,这或许能够解释为什么常温酶在一些结构参数的量化值和氨基酸含量上会更接近于嗜冷酶,但在另一些结构参数量化值和氨基酸含量上却更接近于嗜热酶。本文的研究结果不仅有助于理解极端温度酶的一般适应策略,同时还能为极端温度酶的工程改造提供线索和思路。