白介素-21属于I-型细胞因子,具有重要的多效性免疫调节作用,对体液免疫和T细胞免疫均有影响。已知IL-21在行使其生物学功能时是先与其受体胞外域结合形成IL-21/IL-21R α/IL-21R γ三元复合物,信号再通过受体的跨膜区传至胞内从而激活JAK/STAT通路,然而当前这一过程中详细的分子机理还有待研究。本论文通过研究IL-21与其受体在以下几个方面的特点试图加深理解此信号转导过程。(1)前期实验表明IL-21信号转导可能与分子所处的微环境有关,即细胞表面和基质中的HSPG可能影响了IL-21的构象从而影响其生物功能,在此我们采用核磁共振手段研究具体参与作用的区域。(2)蛋白质结构与功能相互联系,构象的稳定性直接影响其功能性。前期我们通过计算机模拟筛选出稳定性高的突变体,在此我们为实现液体核磁共振探索IL-21突变体构象的稳定性而表达、纯化出足够的样品。(3)我们研究了 IL-21Rγ受体亚基的跨膜区。首先对受体跨膜区结构进行了摸索,并初步获得了其二级结构信息。跨膜区因其疏水性强,分子量小等特点,所以其样品制备上具有很大挑战性,因此我们尝试了几种不同分离纯化方法。(4)细胞膜作为重要因素可能参与信号转导。为研究受体亚基的胞内域与细胞膜的相互作用,成功制备了 alpha亚基蛋白质样品。应用荧光及脂质条实验鉴定了该蛋白与质膜在体外的相互作用。由于胞内域蛋白不易结晶,结构松散,稳定性低,因此很难应用X-射线衍射和液体核磁手段获取其三维结构信息。我们根据受体蛋白胞内域结构的特殊性,首次尝试运用化学交联结合质谱的方法初步获取了a 1 apha亚基胞内域蛋白的三维结构信息。