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细胞膜是由脂质、蛋白质和糖类等物质组成的动态系统,其中磷脂双分子层是构成细胞膜的基本骨架,它能够为各种膜蛋白的组装及执行功能提供独一无二的环境。近年来的研究发现,膜脂环境可以调控众多膜受体的空间分布,并对受体活化和信号转导发挥着重要作用。作为磷脂双分子层的重要组份,酸性磷脂以其独特的结构和电荷属性,参与了受体活化和信号转导的许多过程。本文以两种重要的膜受体—T细胞抗原受体(TCR)和表皮生长因子受体(EGFR)为例,研究酸性磷脂对于受体跨膜信号转导的调控机制。 在抗原识别的过程中,T淋巴细胞表面的TCR发挥着至关重要的作用,它能够特异性地识别抗原递呈细胞(APC)表面MHC分子递呈的各类抗原肽,并引起信号分子CD3胞内ITAM区域酪氨酸的磷酸化,由此开启下游信号通路并活化T细胞。前人的研究已发现,不同的抗原刺激通常会引起ITAM区域不同位置和数量的酪氨酸的磷酸化,这种磷酸化模式差异通过后续信号的放大最终会导致T细胞命运的不同,但是其中的机制问题目前尚不清楚。我们之前的研究发现,酸性磷脂可以通过静电相互作用屏蔽CD3ε胞内段ITAM的酪氨酸残基,从而保证静息态的TCR处于功能关闭状态;而钙离子可以打破ITAM和酸性磷脂的静电相互作用,从而帮助ITAM从膜上解离并被磷酸化。在本文中,我们利用原子力显微镜等技术进一步详细研究了CD3ε胞内段ITAM与膜相互作用的动态过程,发现ITAM内部两个酪氨酸残基存在三种不同构象状态,分别是屏蔽态、部分开放态和完全开放态;质谱实验揭示了在活化T细胞中的确存在与这三种构象相对应的ITAM的三种功能态:无磷酸化态、单磷酸化态和双磷酸化态。ITAM的结构动态性为TCR产生抗原特异性磷酸化模式提供了结构基础。 EGFR作为ErbB受体酪氨酸激酶家族的一个重要成员,在一系列上皮细胞癌症中,与肿瘤的产生和发展密切相关,因此被视为一个重要的治疗靶标,尤其是针对肺癌。通过超高分辨率荧光显微镜,我们发现相对于正常细胞,肺癌细胞表面EGFR会形成更大更多的微簇,而膜内侧酸性磷脂一磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(PIP2)参与介导了EGFR胞内碱性氨基酸富集区与质膜内侧之间的静电相互作用。这项研究提出了一种EGFR活化调控的新机制,并且展示了酸性磷脂在肿瘤信号转导中重要作用。