本论文的第一章介绍了我们关于含有两个GTP酶激活蛋白质结构域的人源蛋白质ARAP3选择性识别RhoA的结构与功能研究。ARAP3是一个多结构域的蛋白质,它含有1个ArfGAP结构域、1个RhoGAP结构域、1个SAM结构域、5个PH结构域、以及1个RA结构域。ARAP3的特点是同时拥有两个具有活性的GTP酶激活蛋白质结构域,其中ArfGAP可以选择性地识别并加速Arf6-GTP水解为Arf6-GDP,RhoGAP可以选择性地识别并加速RhoA-GTP水解为RhoA-GDP。PtdIns(3,4,5)P3与 ARAP3 的结合可以提高 ArfGAP 的活性,Rap1-GTP与ARAP3的结合可以提高RhoGAP的活性。ARAP3很多生物学功能都与它的RhoGAP结构域的活性有关,如参与板状伪足的形成、参与血管生成、抑制硬胃癌细胞的腹膜扩散、调节中性粒细胞的趋化性和粘附相关过程、以及参与神经突生长等。为了更清晰的了解ARAP3是如何特异性识别RhoA,我们解析了 ARAP3的RhoGAP结构域与RhoA·GDP·AlF4-在反应过渡态的复合物晶体结构。ARAP3的RhoGAP结构域由9个长的α螺旋和2个短的α螺旋反向平行折叠组成。我们对复合物结构提供的作用界面上的氨基酸进行突变,并通过细胞外1TC实验以及酶动力学实验研究了这些氨基酸对RhoGAP结构域识别RhoA以及加速RhoA-GTP水解能力的影响。我们发现对ARAP3的氨基酸的Arg-942、Arg-949、Arg-982或Arg-985的单点突变都可以显著的降低ARAP3-RhoGAP结构域与RhoA-GTP的结合能力以及GAP活性。我们还发现ARAP3是通过RhoA的α3螺旋中的氨基酸Asp-90和Glu-97来选择RhoA作为特异性作用底物的。本论文的第二章介绍了我们关于拟南芥中的PUF蛋白质APUM23特异性识别18S核糖体RNA中11个核苷酸的5’-GGAAUUGACGG-3’序列的结构与功能研究。多年来PUF蛋白质得到了广泛的结构与功能研究,但是我们对植物中的PUF蛋白质仍然知之甚少。大部分的PUF蛋白质都存在于细胞质中,它们通过结合信使RNA的3’非翻译区来调控信使RNA的翻译及定位。APUM23是少数的存在于核仁中的PUF蛋白质,它参与调节前核糖体RNA的加工过程,然而其中的分子机制目前尚不清楚。我们解析了 APUM23和目的RNA的复合物晶体结构,这是第一个解析出的植物中的PUF蛋白质结构,APUM23是由10个Puf repeat串联结构域折叠成的C型结构,APUM23有一段插入序列并在C型结构内侧折叠成α螺旋。这段插入序列参与RNA的识别。最后,我们还解析了不含插入氨基酸序列的APUM23的突变体和RNA 5’-GGAAUUGACGG-3’的复合物晶体结构。这个复合物结构显示,Go的碱基不再与APUM23的第十个Puf repeat结构域结合,而是经过大角度的翻转和A-3的碱基形成堆积相互作用稳定A+3碱基的构象。插入氨基酸序列的存在会通过空间位阻限制Go碱基的翻转,因此APUM23的插入氨基酸序列既识别RNA的碱基,又可以稳定RNA的构象。这项工作揭示了APUM23特异性识别18S核糖体RNA的结构基础。