吡哆醛激酶能够催化维生素B6的磷酸化,使之转变为有活性的吡哆醛磷酸(PLP).PLP是生物体内一种非常重要的辅酶,参与氨基酸代谢的很多种酶都需要以它作为辅因子,而且许多神经递质也是PLP-依赖酶的产物.对于不能自己从头合成PLP而需要外源前体的哺乳动物,吡哆醛激酶在维生素B6的吸收和利用方面起着不可替代的作用.对这种酶的生化性质方面虽然已有很多工作,但其三维结构一直没有得到测定.该论文中,得到了高质量的脑吡哆醛激酶的正交晶体,在制备了4种重原子衍生物后,通过多种同晶置换法第一次测定了这种蛋白的三维结构,其分辨率为2.1A.在此基础上,进一步获得了酶-ATP复合物的晶体,并测定了分辨率为2.6A的复合物结构.该晶体的不对称单位中含有两个单体,它们构成了吡哆醛激酶的二体结构.每个单体上具有一个活性位点,分别可以结合一个ATP分子.根据该结构构建的吡哆醛结合模型与该酶的底物结合特性相符.对于吡哆醛激酶及其与ATP复合物的结构作了分析,并与具有相似折叠方式的核糖激酶超家族进行比较,结果表明,作为一种在催化过程中遵循随机的底物结合机制的激酶,吡哆醛激酶中不存在一个核糖激酶超家族中普遍存在的盖子结构.这一发现与吡哆醛激酶能结合具有不同大小的4-化学基团的多种维生素B6形式和衍生物这一现象相吻合.而且,这个酶的活性位点具有一个由12个残基构成的loop以防止ATP的过早水解.结合ATP后,这个loop上的两个保守残基,Asp 118和Tyr 127能够移动至ATP分子的上面,减少了水溶液环境中的ATP发生水解的可能性.考虑到激酶的进化趋势,根据吡哆醛激酶的结构性质和催化机制,这个loop的存在可以被归为一类独立的进化方式.为更加深入地阐明吡哆醛激酶催化机制与结构之间的关系,还制备了其它一些酶与底物(或类似物)以及底物复合物的晶体,包括用浸泡法制备了酶-ADP复合物晶体,用共晶生长法得到了酶-吡哆胺-AMPPCP复合物三方晶型的晶体、酶-吡哆醛-ADP复合物四方晶型的晶体和酶-PLP-ADP复合物四方晶型的晶体.这些结构的测定将对该酶结构与功能的研究提供更加全面的基础.