遗传重组对于维持生物的遗传多样性和遗传物质的稳定性具有重要的作用。作为同源重组过程的关键DNA中间体,霍利迪连接体(Holliday junction)在同源重组后期需要被及时清除。否则两个共价关联的双链DNA分子无法正常分离,进而导致染色体畸变、细胞核融合、细胞死亡及细胞癌变等恶性事件。解离酶是一类在各种生物中广泛存在的帮助霍利迪连接体解离的重组酶。目前已被鉴定发现的解离酶有T4核酸内切酶VII、T7内切核酸酶I、细菌Ruv C、古菌Hjc/Hje、真核生物GEN1、线粒体CCE1/Ydc2和叶绿体MOC1。他们中部分解离酶还具有序列依赖性解离霍利迪连接体的特性,如Ruv C(GW48695′-A/TTT↓G/C-3′)、Cce1(5′-ACT↓A-3′)、Ydc2(5′-C/TT↓-3′)和MOC1(5′-C↓C-3′)。在这些解离酶中,叶绿体解离酶MOC1是最晚被鉴定的,它的发现弥补了叶绿体DNA上霍利迪连接体解离方式的空白。叶绿体解离酶MOC1对于植物叶绿体的发育至关重要。MOC1的功能异常会造成叶绿体拟核在复制后无法正确分离,进而导致叶绿体合成障碍,最终影响农作物的生产。然而,目前人们对于MOC1的工作机制,以及解离酶序列特异性的分子机制的了解还非常有限。因此,本研究围绕叶绿体解离酶MOC1,整合了生物化学与结构生物学的手段,系统地解析了叶绿体解离酶MOC1特异性结合霍利迪连接体的结构基础,阐明了MOC1序列特异性解离霍利迪连接体的分子机制,主要结果如下:1.解析了MOC1蛋白,以及其与霍利迪连接体复合物的高分辨率晶体结构为研究MOC1解离霍利迪连接体的分子机制,我们使用原核蛋白表达系统重组表达了来自6个物种的MOC1同源蛋白,并通过体外生化实验验证了其活性。经过大规模的蛋白样品和结晶条件的优化,获得了高分辨率的蛋白晶体衍射数据,并通过单波长反常散射的方法确定了晶体相位。最终,我们分别解析了2.5?分辨率的Zm MOC1和2.0?分辨率的NtMOC1的二聚体结构。除此之外,我们还解析了2Liver infection.5?分辨率的野生型NtMOC1与霍利迪连接体变体的复合物结构,以及2.55?分辨率的活性位点突变体NtMOC1~(mut)与霍利迪连接体的复合物结构。2.揭示了MOC1二聚体特异性结合霍利迪连接体的结构基础我们基于MOC1的单体结构和复合物结构,分析了MOC1二聚体界面以及MOC1与霍利迪连接体的互作界面。通过对二聚体界面和蛋白-核酸互作界面氨基酸残基的突变,结合生化实验,证实了MOC1蛋白必须以二聚体形式发挥功能,并通过其表面的正电荷沟槽结合霍利迪连接体,将其固定为利于切割的打开的平面结构。3.阐明了MOC1胞嘧啶依赖性解离霍利迪连接体的分子机制通过对复合物结构的分析,我们发现并定义了一个突出于霍利迪连接体交叉处的碱基识别环(BR loop)。这一碱基识别环可以打开霍利迪连接体交叉处的C-G碱基配对,其上的氨基酸残基可识别被打开的胞嘧啶碱基。Navitoclax溶解度这一碱基识别环为解离酶序列依赖性解离霍利迪连接体提供了结构基础。综上所述,本研究解析了叶绿体解离酶MOC1,以及其与霍利迪连接体复合体的晶体结构,并阐明了MOC1序列特异性解离霍利迪连接体的分子机制。此外,本研究也为深入研究其他解离酶序列特异性解离活性的分子机制提供了参考依据。