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整合素是重要细胞表面受体，介导细胞-细胞、细胞-胞外基质及细胞-病原体间粘附以及细胞内外双向信号转导。LFA-1、Mac-1及αxβ2等β2整合素与共同配体ICAM-1发生作用，介导炎症反应关键步骤。三者由相同β2亚基分别与高度同源α亚基非共价连接组成，均通过α亚基头部Idomam与配体作用，且具有相似构象态和变构模式。本文围绕β2整合素与配体相互作用的结构-功能关系，开展了以下两方面研究工作。 LFA-1和Mac-1是目前生物学功能较为清楚的β2整合素，二者虽然结构相似，功能上却存在明显区别，其微观结构基础尚不清楚。本文基于已有Idomain及ICAM-1晶体结构，运用多种模拟手段，从原子水平研究单体、复合物构象稳定性及受体-配体相互作用。结果表明:1）LA LFA-1(I) domain构象不稳定，其α7螺旋十分灵活，可自发向IA变构，形成properly-zippered疏水腔结构，而LA Mac-1(I) domain相对稳定;2）平衡模拟中，所有构象态LFA-1(I)domain均可与ICAM-1有效作用，而LA Mac-1(I) domain不能，模拟结果显示是由于口袋处氨基酸S144的遮挡;3）SMD力致结合模拟可促使LAMac-1(I)domain打开S144侧链并结合ICAM-1，S144E/S141F突变可促进或阻碍Mac-1/LFA-1(I) domain与配体的作用。结果阐释了LFA-1多功能和多构象态以及LA Mac-1和ICAM-1作用低正反应率的微观结构基础，预测的关键氨基酸位点得到了实验证实。 αxβ2是目前唯一已知完整胞外端晶体结构的含Idomain整合素，本文模拟再现了其由外向内激活的两步过程，并考察了外力对变构的调控，以及在I domain层次比较了αxβ2与LFA-1/Mac-1的异同。结果表明:1）Idomain取向上十分灵活，平衡弛豫即可在平面外适度旋转，外源性配体结合时，其既在平面外旋转又在平面内转动，在内源性配体结合后期更偏向于平面内转动;2）Hybrid domain在平衡弛豫及外源性配体结合时保持稳定，内源性配体结合时，其初在平面外旋转而后则更倾向在平面内转动;3）受体-配体结合后，施加解离外力可使两结构域稳定在平面内转动;4）无外源性配体时，内源性配体结合导致两结构域均在平面外旋转;5）αxβ2(I) domain与LFA-1/Mac-1相比，构象更稳定，模拟中未发生类似于后两者的α7螺旋大幅度下拉变构。结果提示含(I) domain整合素可能存在两条由外向内变构路径，分别由外源性和内源性配体与各自受体结合激发。 本文从微观结构上解释了LFA-1和Mac-1的功能差别，预测了αxβ2的功能特点以及由外向内的变构路径。本文工作深化了对β2整合素-配体相互作用结构-功能关系的认识，为深入理解和调控β2整合素的功能提供线索。