人和酵母等真核生物中存在一类含有JmjC结构域的蛋白家族，研究表明它们中的许多成员具有组蛋白去甲基化酶活性，并且都利用Fe2+和α-酮戊二酸作为辅因子。人源JMJD2A可以特异性的去甲基化H3K36me3/2和H3K9me3/2。Rphl和Gisl是人源JMJD2A在酿酒酵母中的同源物。Rphl可以特异性的去甲基化H3K36me3/2，并且这种酶活性在某些活化基因的转录延伸过程中发挥重要的促进作用；Gisl是一种转录因子，目前还没有关于其组蛋白去甲基化酶活性的报道。　　 Rphl的催化核心区域具有与全长蛋白质一样的组蛋白去甲基化酶活性和底物特异性。我们解析了Rphl催化核心区域的晶体结构，以及与Ni2+和α-酮戊二酸的复合物结构。其中，Ni2+用来模拟Fe2+的结合形式。Rphl催化核心区由JmjN结构域、长的β-发卡结构、由α-螺旋和环状区域形成的混合结构域和JmjC结构域构成。在催化核心中心，Ni2+通过与保守氨基酸和α-酮戊二酸形成配位键来稳定其结合，同时α-酮戊二酸还可以与保守氨基酸的侧链形成氢键作用。根据Rphl核心区的结构与JMJD2A核心区结合H3K36me3肽段复合物的结构比对，我们推测Rphl的底物结合位点位于核心区域的表面，主要由长的β-发卡结构、α-螺旋和环状区域形成的混合结构域、以及保守的JmjC结构域构成；甲基化的H3K36可以伸入到活性口袋中，通过与保守氨基酸的氢键作用来稳定其结合。基于这些分析和比较，结合点突变、体外组蛋白去甲基化酶活检测和酵母表型筛选实验，我们发现突变Ni2+、α-酮戊二酸和肽段结合位点的氨基酸后，Rphl丧失酶活性，同时也丧失在酵母体内促进转录延伸的功能、从而导致酵母生长缺陷。以上的研究结果揭示了Rphl底物特异性识别和催化机制的分子基础。　　 我们还对Gisl的结构和功能进行初步的研究，这部分工作还在整理中。根据我们解析得到的Gisl jumonji结构域的晶体结构，该结构也是由JmjN结构域、长的β-发卡结构、由α-螺旋和环状区域形成的混合结构域和JmjC结构域构成。体外组蛋白去甲基化酶活检测初步表明Gisl可能没有依赖于Fe2+和α-酮戊二酸组蛋白去甲基化酶活性。根据与Rphl核心区的结构比较，我们发现两者的整体和JmjC结构域的结构比较相同，但是在催化核心中心，四个可能参与金属离子或者肽段结合的氨基酸不同。点突变结合体外组蛋白去甲基化酶活检测初步表明这四个氨基酸可能导致Gisl没有组蛋白去甲基化酶活性。同时，根据与Epel的序列对比和FIHl jumonji结构域的结构比较，我们推测Gisl可能是一种依赖于Fe2+和α-酮戊二酸的蛋白质。