严重急性呼吸综合症冠状病毒(Severe Acute Respiratory Syndromes Coronavirus，SARS-CoV)是2003年爆发的严重威胁人类生命的非典型性肺炎的病原体。它是正义单链的RNA病毒。病毒侵染宿主细胞后，表达出两条非结构前体蛋白，前体蛋白中的主蛋白酶(main protease，Mpro)首先将自己从前体蛋白中切割出来，然后和木瓜酶样蛋白酶一起把前体蛋白切割成熟。鉴于其在病毒生命周期中所起的重要调控作用，SARS-CoVMpro是研究抗SARS药物的一个重要的靶点蛋白。Mpro在溶液中以单体和二聚体的平衡形式存在，且只有二聚体是有酶活性的。Mpro的晶体结构显示它是一个同源二聚体，每一分子Mpro都包括一个催化中心所在的N端结构域和一个冠状病毒所特有的C端结构域。N端前7个氨基酸残基(N-finger)插入到自身Mpro的C端结构域以及相邻Mpro的N端结构域之间，对于Mpro的二聚和酶活都有着十分重要的影响。　　现有研究主要集中在成熟Mpro上，而关于其在前体蛋白中的状态和性质，以及其从前体蛋白中的成熟过程等研究较少。本文中在成熟Mpro的N端添加了一段26个残基的多肽，其中包含一个肠激酶的酶切位点(DDDDK)，以该突变体(Mpro-NE)来模拟Mpro在前体蛋白中的状态。Mpro-NE在溶液中以稳定的单体和二聚体的形式同时存在，其二聚体是通过C端结构域发生结构域交换形成的。当用肠激酶酶切除Mpro-NE单体的外加残基时，其产物的聚集状态和酶活性质与直接表达的成熟Mpro完全一样;而当用肠激酶切除Mpro-NE二聚体的外加残基时，其产物是一种全新的有酶活性的稳定八聚体(O-Mpro)。O-Mpro的晶体结构也得到了解析，它由四个Mpro结构域交换二聚体所组成，每一个Mpro结构域交换二聚体都是由C端结构域发生结构域交换形成的。O-Mpro中形成四个活性单元，每一个活性单元都与Mpro活性二聚体具有相同的空间结构和活性中心构象。由于O_Mpro是个稳定八聚体，其酶活只依赖于蛋白浓度，因此在酶浓度极低时具有远高于处于单体-二聚体平衡态的Mpro的酶活。O-Mpro具有八个活性中心，而其底物SARS-CoV前体蛋白中分别包含7个和11个酶切位点，这使得O_Mpro可以同时作用于一个前体蛋白上的多个酶切位点，乃至同时作用于多个前体蛋白。因此，O-Mpro对SARS-CoV前体蛋白的酶切效率很可能会远远高于只有两个活性中心Mpro活性二聚体。由此可以推测，在SARS-CoV侵染细胞的初期，由于Mpro浓度极低，O-Mpro有可能是保证前体蛋白被有效切割成熟的主要活性组分。　　单独表达的Mpro的N端结构域（Mpro-N，残基1-199）在溶液中除了绝大部分以单体的形式存在外，还存在着少量的二聚体组分。Mpro-N单体的溶液结构也得到了解析，它与Mpro单体突变体晶体结构中N端结构域的整体折叠是一致的，其S1底物结合区域的构象与其在Mpro二聚体晶体结构中相比发生了较大的构象变化，并且在全长Mpro二聚界面中很重要的N-finger处于完全松散的状态。Mpro-N单体与其底物的核磁共振滴定实验表明Mpro-N单体不与底物结合，说明Mpro单体与底物的结合能力的丧失是其没有酶活的原因之一。Mpro-N二聚体的聚合界面与全长Mpro中N端结构域之间的二聚界面很相似，但其解离常数(0.4mM)远远大于全长Mpro（0.1μM)，这很可能是Mpro-N仅具有微弱酶活性的原因。这也表明冠状病毒Mpro的N端结构域本身就能够通过二聚形成活性构象，而其所独具的C端结构域存在的主要原因很可能是提高全长Mpro的二聚能力，从而提高其酶活性。此外，Mpro-N中的N-finger与单独表达的Mpro的C端结构域之间存在相互作用，其界面与Mpro分子内的N-finger与C端结构域之间的相互作用界面很相似。由于N-finger在Mpro-N的结构中是十分松散的，这表明在Mpro全长分子中，N-finger的构象将会由于与C端结构域的相互作用而相对固定。一种可能性是，C端结构域将N-finger约束在适合二聚的位置，从而增强了Mpro的聚合能力。因此，N-finger不但在Mpro活性二聚体的二聚界面中是必不可少的，它在二聚发生过程中同样应该起着非常重要的作用。