中文摘要：

细胞质膜主要由磷脂等各类脂质分子组成，脂质分子在质膜上分布不均一，构成了一个不对称的脂环境。这种不对称性对膜蛋白跨膜信号转导起着关键的调控作用，一旦紊乱会引起严重的疾病。细胞质膜内层富含酸性磷脂，形成了带负电的膜表面。一些膜蛋白受体的胞内信号模体（ITAM，YxxM模体等）则富含带正电的碱性残基。申请人最近的工作首次发现并阐明质膜内表面通过静电力与这些信号模体动态结合从而调控它们的磷酸化，但其中具体的调控机制仍未阐明。本项目将在此基础上进行更深入的机制性研究。本项目将选取重要的药物靶点CD28家族膜蛋白受体为研究对象，测定其YxxM信号模体与细胞质膜的动态结合，阐明结合的结构特征；同时研究质膜环境如何动态变化来调控YxxM模体磷酸化，并阐明磷脂转运酶在其中的关键作用。本项目的开展将加深我们对细胞质膜动态调控跨膜信转导的认识，并能够阐明CD28家族受体的信号机制，为治疗相关疾病提供新的思路。

结论摘要：

细胞质膜的内层富含多种带负电荷的酸性磷脂，而且这些酸性磷脂能聚集成簇，形成富含负电荷的微区。已有报道表明，酸性磷脂能通过静电相互作用调控多种蛋白质的结构与功能，例如膜受体、离子通道、小GTPase等。CD28是T细胞表面上重要的免疫受体，它受配体刺激后发生酪氨酸磷酸化，传递协同刺激信号。这个信号对于T细胞介导的获得性免疫反应是必须的。我们之前的研究发现，酸性磷脂可以调控T细胞表面另一关键受体T抗原受体(TCR)的磷酸化。TCR中的CD3E／Z亚基通过其胞内段的碱性残基与细胞质膜内层的酸性磷脂相互作用，保护其ITAM信号模体不被Lck磷酸化。CD28的胞内段与CD3E／Z类似，也富含碱性氨基酸残基，因此我们推测其跨膜信号转导可能也受到酸性磷脂的调控。 通过生化实验、活细胞荧光共振能量转移以及液相核磁共振NMR等技术，我们发现CD28胞内区也能与细胞质膜内层的酸性磷脂发生静电相互作用，同时其关键的酪氨酸残基被脂质双分子层包埋而保护起来，不被Lck激酶磷酸化。这解释了在静息的T细胞中，CD28磷酸化信号维持在低水平状态的原因。我们进一步的实验表明，在活化的T细胞中，Ca2+大量内流并在细胞质膜附近形成微摩尔浓度的微区。这些钙离子可以直接与酸性磷脂的磷酸基团结合，中和酸性磷脂上的负电荷，从而打破CD28胞内区与酸性磷脂的静电相互作用。这使得CD28胞内区从质膜上解离，其关键性的酪氨酸残基得以暴露并被磷酸化。通过同样的机制，Ca2+也可以调控TCR的磷酸化。 本项目阐明了细胞质膜环境对CD28跨膜信号转导的调控机制，提出了Ca2+通过改变质膜电荷环境调控CD28活化的新机制，同时验证了脂质分子在T细胞活化中的重要性。