该项目系应用分子生物学、生物物理及酶学等技术方法研究人体吡咯琳-5-羧酸还原酶(P5CR)的X射线晶体结构与功能及在药物代谢中的作用，它属于医学基础应用研究领域，符合国家“十二五”科学和技术发展规划的蛋白质研究及创新药物发展方向。构建了人体、硫化叶菌等基因的表达质粒，使之在大肠杆菌中高效表达。利用各种层析手段对各重组蛋白进行分离纯化，得到了纯度达到结晶要求的足够量的蛋白。筛选各重组蛋白的结晶条件，得到人体、硫化叶菌等蛋白晶体。解析了人体吡咯琳-5-羧酸还原酶(P5CR)母体及其两个复合物的X射线原子水平晶体结构，完成了人体、硫化叶菌P5CR酶动力学指标的检测，人体P5CR氧化硫代脯氨酸的酶作用机理是顺序作用的机制，首先硫代脯氨酸结合，之后NAD(P)+结合。此氧化代谢作用可被硬脂酰辅酶A和脯氨酸竟争性抑制。发现人体P5CR通过顺序作用的机制参与抗肿瘤药物硫代脯氨酸和3,4-脱氢左旋脯氨酸的氧化代谢，揭示了人体药物代谢的一条新途径，硫代脯氨酸可作用于肿瘤细胞膜，能使癌细胞逆转为正常细胞。静滴对头颈部鳞状细胞癌疗效良好，但欧洲的大规模临床试验结果提示其疗效不佳(Lancet.1980)，而实验结果认为可能与P5CR对它的氧化代谢有关，因此欲在硫代脯氨酸结构基础上重新改造其分子结构以避开P5CR对它的影响，人体P5CR三元复合物原子水平精确坐标数据的解析为相关药物的设计、开发及代谢研究提供了最为直接的信息。为开展合理的药物设计，需要了解不同生物来源P5CR的结构特点，而P5CR在生物进化中较为保守，可通过比对不同生物来源的P5CR以进一步了解其结构与功能特点，而报道的P5CR蛋白晶体结构较少，所以选择了在生物进化中同样保守，并已积累大量相关数据的丝氨酸蛋白酶、Transgelin、及细胞色素C家族蛋白，采用同源模建、蛋白质结构比对(DALI)及相关药物代谢酶学等方法开展了相关蛋白质结构与功能的对比研究。项目实施过程中在国际权威数据库(http://www.pdb.org)投放了人体P5CR蛋白母体及其两个复合物、鼠睾丸细胞色素C、真菌V112及PL646蛋白原子水平精确坐标数据，坐标代码分别是：2GR9、2GRA、2GER，2AIU，3F7M及3F7O。发表SCI收录论文11篇，累计影响因子30.0，被英国自然-遗传学(NatureGenetics，)等杂志他引62次，人体P5CR蛋白晶体结构的解析为了解人体常染色体隐性遗传性皮肤松弛症(ARCL)的病理生理提供了重要依据。结果在国际会议上交流。从结构基因组学、同源模建、结构基础上的功能研究及脯氨酸类似物的设计四个方向努力，为以P5CR蛋白结构为基础的药物设计开发提供理论依据和参考。