质膜微囊内陷于细胞膜表面,参与维持质膜完整性、物质运输和信号转导等多种重要的生物学功能。Caveolin蛋白是质膜微囊上的结构性整合膜蛋白,与质膜微囊的形成和功能直接相关。Caveolin-3蛋白是caveolin蛋白家族中的重要成员,特异性的分布于骨骼肌、心肌、平滑肌和膈肌等肌肉组织中。N-端胞质区（N-terminal cytoplasmic domain,NCD）是caveolin-3蛋白行使功能的重要区域,也可能是介导caveolin蛋白寡聚的区域,然而该种寡聚是通过怎样的级联反应聚合而成仍不清楚;与许多疾病相关的突变位点都分布于caveolin-3蛋白的NCD区域内,而这些突变如何改变caveolin-3蛋白的结构,进而影响其功能仍为未知;另外,caveolin-1蛋白可与胆固醇相互作用,进而参与胆固醇的运输和其在质膜上的平衡,那么caveolin-3蛋白是否同样可以与胆固醇结合以及具体的结合部位目前也没有被揭晓。本研究根据以上存在的科学问题,设计相关实验以期对这些问题进行阐释,具体内容如下:（1）Caveolin-3 NCD的表达、纯化与聚合特征研究。Caveolin-3蛋白的膜蛋白疏水特性使其足量表达、纯化和溶于水相溶剂变得非常困难,然而caveolin-3蛋白的NCD区域却因其处于胞质区而有很好的亲水性,因此,NCD区段对于caveolin-3蛋白的研究来说是一个很好的突破口。研究利用大肠杆菌表达了人caveolin-3 NCD,对其进行了纯化和寡聚特性研究。结果表明,caveolin-3 NCD单体通过氢键作用先形成稳定的二聚体;二聚体通过疏水相互作用形成颗粒状的低分子亚寡聚体;通过疏水作用和二硫键作用低分子亚寡聚体再聚合为杆状的高分子寡聚体;这种高分子聚合体不稳定,可以进行一步通过疏水相互作用聚合成更大的寡聚物而产生沉淀。（2）带有不同标签caveolin-3 NCD的结构变化与聚合能力分析。将caveolin-3 NCD蛋白两端分别融合多种正电荷或负电荷标签序列,并表达、纯化得到各种融合形式的caveolin-3 NCD,然后通过透射电镜观察各目的蛋白的寡聚形态。结果表明,caveolin-3 NCD蛋白融合负电标签时目的蛋白的可溶性高于融合正电荷标签,随着正电荷数量的增加可溶性下降;融合不同标签的caveolin-3NCD均主要以寡聚体的形式存在,并且在形成寡聚体之前先形成二聚体;当带正电荷的标签融合于caveolin-3 NCD的N-端时,目的蛋白形成的寡聚体多呈颗粒状,其他标签连接方式的蛋白寡聚体呈杆状形态。（3）12种caveolin-3 NCD突变体的结构与聚合状态变化分析。利用大肠杆菌表达caveolin-3 NCD的12种突变体,对表达产物分别进行电泳检测和蛋白纯化,对纯化产进行电镜观察。结果表明,突变体R27Q、P29L、N33K和V44E的二聚体状态与野生型caveolin-3 NCD不同;其他突变形式的caveolin-3 NCD没有观察到二聚体结构明显的变化;电镜观察结果显示,野生型caveolin-3 NCD以均一直径的纤维状结构存在,而不同突变体较野生型都有不同程度聚合状态的改变。（4）Caveolin-3蛋白多肽的二级结构测定与聚合能力分析。合成了可能为结合区域的caveolin-3（67-74）多肽和其突变体,利用凝胶电泳检测、圆二色光谱和电镜技术对这些多肽进行结构和聚合能力鉴定。经果发现,多肽caveolin-3（55-74）和其突变体在高浓度下可以形成二聚体,而在低浓度下以单体形式存在;多肽caveolin-3（55-74）突变体与野生型相比,存在不同程度的二级结构变化;各种多肽在高浓度下均能形成高分子量寡聚物,而在低浓度下可以形成颗粒形态聚合体。（5）Caveolin-3 NCD与胆固醇相互作用实验。将纯化获得的带有不同标签的caveolin-3 NCD以不同比例与含有胆固醇的脂质体共孵育,检测该蛋白与含有胆固醇的脂质体是否存在相互作用。结果表明,与caveolin-1蛋白相似,caveolin-3蛋白通过其NCD区域可以与胆固醇发生相互作用。综上所述,caveolin-3蛋白组装成寡聚体的过程为,先由单体聚合成二聚体,再由二聚体聚合成颗粒状的亚寡聚体,最后亚寡聚体聚合成杆状的高分子寡聚体;带有不同标签的caveolin-3 NCD存在不同的寡聚特征,提示了电荷的剂量和位置效应可以对caveolin-3蛋白组装产生影响;caveolin-3突变体的聚合状态发生了不同形式的改变,这种变化可能是导致肌肉疾病的主要原因;负责caveolin-3蛋白寡聚的结合区域为位置67-74的氨基酸序列;caveolin-3 NCD与胆固醇存在相互作用,表明caveolin-3蛋白可能参与胆固醇的运输,同时也确定了目的蛋白与胆固醇的结合区域位于caveolin-3 NCD内。