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铜锌超氧化物歧化酶（Cu,ZnSOD）广泛存在于微生物、植物、动物的多种器官和组织中，主要功能是催化超氧阴离子歧化为过氧化氢和氧气，维持生物体内活性氧物种内稳态。
1993年，Rosen和Deng等报道了家族肌萎性脊髓侧索硬化症（fALS）与Cu,ZnSOD有密切关系，从而提出Cu,ZnSOD突变体可能是导致ALS的重要原因。目前为止，提出了异常氧化、Cu,ZnSOD突变体错误折叠与聚集两种模型来解释Cu,ZnSOD导致ALS的可能机理。但还没有证据证明这两种模型与ALS直接有关，因此我们推测可能还有其它导致ALS的途径。
本实验室已经发现Cu,ZnSOD和其脱辅基形式（apoSOD）在某些二价金属离子（Mg2+、Mn2+等）存在下具有类核酸酶性质，能够由水解途径非特异性地断裂?DNA和质粒pBR322 DNA。因此，我们提出铜锌超氧化物歧化酶的突变引起结构和金属结合性质的变化，以及由此导致的核酸酶性质的变化可能也是导致ALS的重要原因。用缺锌含铜超氧化物歧化酶（CunSOD, n＝1～4）作为Cu,ZnSOD突变体的模型，研究了其在37 ℃、二价金属离子（Mg2+，Mn2+）存在下断裂DNA的化学。实验结果发现Mg2+或Mn2+存在下CunSOD能够以比Cu,ZnSOD和apoSOD更快的速率将λDNA水解断裂成大小不同的片段，将质粒pBR322 DNA断裂成缺口和线性两种形式，其活性受金属离子浓度、pH等条件的影响。我们对这一过程进行酶学研究发现低浓度金属离子不能有效活化CunSOD的核酸酶活性，而高浓度金属离子会抑制这种活性，最适金属离子浓度为：Mg2+为5 mmol/L，Mn2+为0.5 mmol/L。CunSOD水解断裂pBR322的稳态动力学研究表明，反应符合准一级反应及米氏动力学：5 mmol/L Mg2+存在下CuSOD～Cu4SOD水解pBR322质粒DNA的米氏常数Km（mol·L-1）值分别为2.87×10-5，4.0×10-5，4.06×10-5，4.91×10-5；Vmax(mol·L-1·min-1)值分别为7.43×10-7，1.49×10-6，1.59×10-6，1.51×10-6；0.5 mmol/L Mn2+存在下CuSOD～Cu4SOD水解DNA的Km(mol·L-1)值分别为7.08×10-5，7.14×10-5，6.8×10-5，6.6×10-5；Vmax(mol·L-1·min-1)值分别为1.18×10-6，1.61×10-6，1.75×10-6，1.62×10-6。我们将CunSOD与单独Cu2+，Cu,ZnSOD，apoSOD进行比较，发现单独Cu2+不能有效水解断裂DNA，CunSOD水解断裂DNA的活性比Cu,ZnSOD和apoSOD大，但CunSOD（n＝1～4）的活性与Cu2+的个数不成正比，其活性顺序为Cu,ZnSOD＜apoSOD＜CuSOD＜Cu2SOD≈Cu4SOD＜Cu3SOD。pH的影响也较明显，CunSOD在pH4.6～8.0的宽范围内能有效断裂DNA，最适pH为5.0。Cu2+滴定apoSOD的紫外-可见吸收光谱结果表明，加入的Cu2+全部结合到apoSOD上，这也说明CunSOD水解断裂DNA的活性是SOD和Cu2+协同作用的结果。这一研究为理解Cu,ZnSOD与ALS的关系提供了一条新的思路。
Cu,ZnSOD，CunSOD（n＝1～4）的圆二色光谱显示，Cu,ZnSOD和apoSOD的二级结构差别较大，而CunSOD之间的二级结构相差不大，说明CunSOD核酸酶活性的差异不完全是由其二级结构的变化引起，而可能是其局部空间结构和二级结构的共同变化导致的。