细胞的生命活动得以实现依赖于生物膜体系,通过膜的动态变化从而调控能量转换、信号识别以及物质运输等基本的生命过程。目前研究表明:有多个蛋白家族参与细胞膜的动态调节,包括:可溶性NSF粘附蛋白受体蛋白(SNARE)、衣壳蛋白(Coats)、衔接蛋白(Tethers)、动力蛋白(Motor)和Rab蛋白。其中Rab蛋白作为一个组织和维持细胞内膜动态变化的核心成员,在细胞内的囊泡形成及转运等各个环节发挥了重要作用。目前已知的哺乳细胞内有超过70个Rab蛋白。通过各自的特异性的GTPase结构域从而高度定位在专属囊泡的膜表面,发挥囊泡转运的时空调节。在鸟苷酸交换因子(GDP/GTP exchange factor,GEF)的作用下,GTP替代Rab蛋白结构域上的GDP,使得Rab蛋白被激活。激活的Rab蛋白可以插入到待转运的细胞器的膜上,进一步募集下游的相互作用蛋白,开始发挥其调节囊泡运输的作用。随着研究的不断深入,对Rab蛋白的认知也从单纯的调控囊泡转运扩展到了天然免疫的调节,影响癌症进程等诸多方面。作为一个调控免疫反应的中心指挥站,树突状细胞(dendritic cell,DC)通过精确调控复杂的膜转运系统以对抗病原体和肿瘤的入侵。从外源性抗原的吞噬、降解到MHC的负载,几乎所有的抗原呈递过程都在内吞相关的转运囊泡中进行;与此同时,树突状细胞通过识别病原体相关分子模式(pathogen-associated molecular pattern,PAMP)或危险相关分子模式(danger-associated molecular pattern,DAMP),触发了多种胞内囊泡表面的炎症信号分子,从而分泌细胞因子或化学因子完成免疫反应的初始化过程。毫无疑问,Rab蛋白在树突状细胞免疫调控的过程中发挥了重要的膜转运调节作用。例如:Rab27a可以限制吞噬体的酸化并启动交叉呈递;伤寒沙门菌通过拮抗Rab9而抑制抗原递呈。因此,描绘树突状细胞中Rab调控的转运网络及机制将极大促进对树突状细胞天然防御的认知。为了细致的描绘树突状细胞中Rab蛋白的转运网络,我们首先构建了51个稳定表达e Xact-6His-Rab融合蛋白的DC2.4细胞系。通过发展了一个新的串联亲和纯化(Tandem affinity purification,TAP)平台,简便高效的对每个Rab蛋白相互作用蛋白复合物进行纯化。通过液相色谱-电喷雾-串联质谱(liquid chromatography-electrospray ionization-tandem mass spectrometry,LC-ESI MS)检测,最终得到1670个独特的蛋白并和51个Rab蛋白构成8874组相互作用蛋白对。随后通过一个基于无偏见的比较指标算法(CompPASS)给每一个相互作用蛋白赋予权重打分,最终我们获得373个独特的高可信蛋白(high-confidence interacting proteins,HCIPs)构成了649组相互作用蛋白对。随后,通过全面的蛋白质组学分析并辅助于影像学技术,我们提出了多个Rab-Rab之间的亚网络功能假说。特别的是,通过研究单核增生李斯特菌(L.monocytogenes)感染前后Rab32相互作用网络的动态变化,发现Rab32-Phb-Phb2蛋白复合物在细菌的胞内增殖过程中早期吞噬体的形成和细菌逃逸后的再次捕获过程中发挥重要作用。此外,这三种蛋白在吞噬体向溶酶体过渡的过程中也是必不可少的。总之,通过系统性研究Rab蛋白囊泡转运组织结构,进而发现Rab32-Phb-Phb2抗微生物的重要性,为今后进一步研究Rab蛋白的功能提供一个组学基础。除了在天然免疫中发挥重要作用外,Rab蛋白也被证明参与了多种肿瘤细胞的迁移、入侵、增殖、信号转导以及药物耐受。这种情况的发生由于Rab蛋白介导的囊泡转运失衡所导致。为此,我们研究了胃癌组织中所有Rab的mRNA水平变化,发现高表达Rab40b和肿瘤入侵、淋巴结转移以及病理分期密切相关,而且导致病人生存时间缩短。因此,我们认为Rab40b是胃癌的一个重要预后指标和潜在的生物治疗靶点。