质膜发生微管、突起、伪足、囊泡、内吞等形变过程是细胞进行各项生命活动的重要基础。参与质膜形变的蛋白种类和数量非常多，其中人类BAR蛋白家族在质膜的形变和囊泡的转运等过程中发挥重要作用。PACSINs蛋白属于F-BAR家族成员之一，主要由PACSIN1、PACISN2和PACSIN3三个同源蛋白所组成。虽然三者的组织学分布不同，但它们都包含一个N端的F-BAR结构域以及C端的SH3结构域。已有的研究报道，大部分含有BAR结构域的蛋白如endophilin、FBP17、CIP4、以及amphiphysin等，是通过其二聚体底部的正电荷与带有负电荷的脂质双分子层相结合并使质膜发生形变，而二聚体表面的曲度决定了管状结构的直径。但是也有研究通过软件模拟的方式发现BAR家族蛋白可能是通过在空间上规则地排列覆盖在质膜上，而相邻二聚体之间的连接对于蛋白在质膜上的排列过程很重要，只是实验证据还不够充分。BAR家族蛋白参与质膜形变是由其二聚体本身的曲度介导的，还是与整个蛋白在质膜上规则的排列有关？其机理还不是十分清楚。　　为了更深入了解BAR蛋白家族参与质膜形变的分子机制，本论文对PACSIN亚家族蛋白的结构和功能进行了系统地研究。分别解析了PACSIN1、2、3及PACSIN3突变体E128A和P121Q的三维晶体结构，并对这些蛋白引起的质膜形变进行了详细的分析。结构数据表明，PACSIN家族蛋白以二聚体形式存在，但比经典的F-BAR家族蛋白多出2个明显的wedge loop结构。在空间堆积上，二聚体一侧的wedge loop插入到相邻二聚体中，另外一侧的wedgeloop插入质膜。不同PACSIN的相邻二聚体之间具有不同的夹角，PACSIN1和PACSIN2的夹角可以旋转不同的角度，而PACSIN3相邻二聚体是平行排列的，只有夹角为0°一种情况。　　在引起质膜形变的表型研究中，发现PACSIN1和PACSIN2能够引发从10 nm到200 nm不同直径的管状结构的形成;而PACSIN3只能引发100 nm左右管状结构的形成。　　通过序列比对发现，PACSIN3的wedge loop中一个刚性的脯氨酸是决定相邻二聚体之间夹角的关键因子，将该氨基酸突变为PACISN1和PACSIN2中相应的谷氨酰胺，则PACSIN3的表型发生明显的变化，可以引起接近于PACSIN1和PACSIN2表型的10 nm～200 nm范围管状结构的形成。此外，存在于PACSIN3的128位谷氨酰胺和119位组氨酸之间的氢键也具有“锁定”wedge loop的功能，失去氢键的突变体E128A与野生型相比，能够引起更多50nm管状结构的形成。另外，PACSIN2的晶体堆积呈现严谨的“头对头”(tip-to-tip)连接方式，失去“头对头”连接方式的突变体不能导致管状结构的形成。　　综合以上研究，我们提出了PACSIN亚家族蛋白在诱导质膜形变中的作用模型:PACSIN主要是通过“头对头”和wedge loop介导的“肩并肩”的方式连接的。“肩并肩”的相邻二聚体之间以wedge loop为轴进行旋转。由于PACSIN1和PACSIN2的wedge loop柔韧性较大，可以旋转不同的角度，因此能够导致质膜形成直径范围较广的管状结构;而PACSIN3的wedge loop由于被刚性的脯氨酸限定，导致相邻二聚体的旋转程度受到限制而无法进行灵活的旋转，从而只能引发100 nm左右的管状结构形成。这些研究以及模型的提出有助于进一步阐明BAR蛋白家族引起质膜发生形变的分子机制。