微管和微丝纤维作为骨架系统参与多种细胞内活动,如细胞分裂、细胞迁移、细胞形态维持以及细胞内的物质运输等。在这些细胞活动中,对于微管和微丝纤维协同作用促进膜泡形变和膜泡运输的具体机制研究相对较少。近年来,很多蛋白被发现参与细胞骨架介导的膜形变过程,本文的研究对象WHAMM蛋白便是其中之一。WHAMM蛋白只在哺乳动物细胞中存在。它作为促进微丝纤维成核聚合的作用因子被发现,属于WASP家族成员。WHAMM蛋白包含多个功能结构域:它的C端是保守的PWCA结构域,中间CC区域为coiled-coil结构域,N端为WMD结构域。它可以通过中间的coiled-coil结构域结合微管纤维,通过N端的WMD结构域结合于细胞内膜系统中膜结构,并且促进管状膜结构的形成。已有细胞实验证明:当敲除掉WHAMM蛋白后,细胞的高尔基体结构被严重破坏了,细胞内从内质网到高尔基体的物质运输也被抑制了。最近还有研究发现,WHAMM蛋白能够以一种叫做微丝纤维卫星尾（actin comet tail）的方式来促进细胞自噬体的形成。在细胞减数分裂过程中,WHAMM也发挥着一定的作用。敲低WHAMM的表达可以导致纺锤丝不能正确迁移,以及细胞不对称胞质分裂的失败。WHAMM蛋白的这些功能特征将其与其他的WASP家族蛋白区分开来,也提示了研究WHAMM蛋白的重大生物学意义。本文主要应用冷冻电镜三维重构技术以及最新的微管三维重构算法,获得了4.5?分辨率的WHAMM蛋白微管结合区（microtubule binding domain,MTBD）与微管纤维复合物的冷冻电镜结构,并通过生物化学方法鉴定出了一种新型微管结合蛋白与微管纤维的作用方式。同时,对于WHAMM蛋白与细胞内膜系统的结合特性也进行了初步前期的探究,发现了WHAMM蛋白选择性地结合于含有PI（4,5）P2磷脂组分的大膜泡,并且结合能力依赖于膜上PI（4,5）P2的浓度,这些WHAMM膜结合特性的探究有助于我们了解其在细胞内膜形变及物质运输过程中的作用通路及作用方式。综上所述,本研究通过对WHAMM蛋白与微管纤维和膜结合机制的探究,揭示了WHAMM蛋白协调微管和微丝细胞骨架系统进而促进细胞内膜形变和细胞内物质运输过程的作用机制。