DNA解旋酶在DNA复制、转录、调控和修复中发挥重要作用。RecQ家族解旋酶是一类ATP依赖性的解旋酶家族,其在维持基因组稳定性中起着核心作用。研究发现五个人类RecQ家族解旋酶中的三个缺陷会导致基因组不稳定、癌症易感性和过早衰老等相关的独特遗传疾病。RecQ家族解旋酶成员之间具有很多互不重叠的功能,但是其分子基础仍然不清楚。此外,该解旋酶家族的成员已被证明能够解决非典型的DNA结构,例如fork DNA、G-四链体、D环和Holliday Junction（HJ）结构。但是,目前为止人们对RecQ家族解旋酶识别和处理其生理底物的作用机理的理解仍然非常有限。解旋酶RECQL是首个发现的人类RecQ家族解旋酶,在人体内含量最多、结构最短,包括所有超家族2（SF2）解旋酶共有的ATPase结构域、RecQ特异的C端结构域（RQC）,以及较短的N和C末端延伸结构。细胞通路研究显示RECQL在响应TOP1抑制、复制叉起始过程、调节癌细胞迁移和侵袭等过程中发挥重要作用。相关研究报道称RECQL和乳腺癌疾病相关。体外生化研究表明,RECQL的自组装状态在调节其解旋活性、支链迁移（BM）或链退火中起着至关重要的作用。本文以解旋酶RECQL为研究对象,结合各项研究技术如分子筛分离技术、Western blot技术、快速停留技术、单分子荧光共振能量转移技术、生物大分子晶体学技术等,研究了解旋酶RECQL的酶学特性及其自组装行为特点,并从结构层面阐明了其解旋DNA底物的分子作用机理,获得的主要研究成果如下:第一,利用体外重组技术在大肠杆菌中过表达目的BtRECQL解旋酶:通过分子筛、动态激光散射技术检测结果表明:重组的解旋酶BtRECQL在溶液中为四聚体或四聚体和二聚体的混合物,ATP/d ATP结合可促使解旋酶BtRECQL从四聚解聚为二聚体;通过快速停留等动力学技术检测结果表明:二聚体负责解旋活性,四聚体并不发挥解旋作用;四聚体具有退火互补单链DNA的作用。试验表明解旋和退火两种活性之间的调节剂为ATP或d ATP;第二,从内源性解旋酶BtRECQL入手,结合分子筛和Western bolt技术,发现牛盲肠组织总蛋白提取物中解旋酶BtRECQL以二聚和单体两种聚体存在,其中单体含量明显高于二聚体,重要的是,内源性解旋酶BtRECQL并未检测到四聚体。此结果完全不同于体外重组蛋白结果。第三,为了获得大量高纯度BtRECQL单体以研究其特性,在体外构建单体BtRECQL,研究其活性发现:单体BtRECQL解旋双链DNA的速度是四聚和二聚的7-10倍,处理Holliday Junction底物的速度是四聚和二聚的3-6倍,解旋G4 DNA的速度是四聚和二聚的2倍多,其解旋G4 DNA活力与h BLM解旋酶相当;以上结果说明BtRECQL在体内可能以单体发挥重要功能。由此推测哺乳动物细胞内使用一种尚未被发现的机制来维持BtRECQL作为单体来执行特殊功能。第四,利用本文描述中开发的实时监测分子内G四链体解旋方法发现,BtRECQL具有较高的解旋端粒G4的活性,其解旋幅度高达80%。BtRECQL解旋平行和反平行G4的解旋幅度相当,但是其解旋平行结构G4 DNA的速度是反平行结构的7倍;此结果不同于现有报道,首次报道了RECQL解旋酶具有解旋G4活性,此研究解开了长期以来的困惑:在一级序列保守的RecQ家族成员中,为什么唯独RECQL不能打开G4结构。第五,通过X-射线衍射晶体结构分析发现,相比二聚体,单体结构更加致密,BtRECQL单体与ADP-Mg相互作用的氨基酸数量减少,结合和利用ATP的能力增强,导致BtRECQL单体的解旋活性明显增强;另外,对比分析已有的结构结果发现,二聚体二聚界面的相互作用会使RECQL单体之间相互牵制,使其无法沿着3’-5’方向移位,这可能是导致二聚体活性明显降低的主要原因。不同于现有结论,此结果表明单体形式可能在细胞中发挥重要功能。