SNARE（soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor-attachment protein receptors）复合体是介导突触末端神经递质释放的核心机器。它包含突触囊泡膜上的synaptobrevin-2,突触前膜的syntaxin-1a和SNAP-25。融合发生时,三种蛋白的SNARE结构域从N端到C端组装成四股紧密缠绕的平行α-螺旋束,将对立的两个磷脂双分子层膜拉近并促使脂质重排,最终发生完全的膜融合。在这个过程中,反式（trans-）SNARE复合体逐渐转变为顺式（cis-）SNARE复合体。虽然SNARE复合体对于突触囊泡融合的重要性已被广泛接受,但是从trans-SNARE复合体组装到cis-SNARE复合体的过程中,SNARE蛋白的跨膜区（transmembrane region,TMR）和连接SNARE基序与TMR之间的近膜连接区（juxtamembrane linker region,JLR）的结构变化与功能机制尚不清楚。本课题通过构建synaptobrevin-2 JLR不同位置的螺旋断裂（helix-breaking）和长度增加的插入（length-increasing）突变体,以及TMR替换（substitution）和删除（deletion）突变体,重点通过脂质体融合技术（lipid mixing）及内容物融合技术（content mixing）系统研究了膜融合过程中synaptobrevin-2 JLR和TMR的功能机制。此外,通过魔角旋转固体核磁共振技术（magic angle spinning solid-state nuclear magnetic resonance,MAS NMR）,我们还对SNARE复合体组装的不同阶段中synaptobrevin-2 JLR和TMR的结构变化也进行了研究。得到了如下结论:i)SNARE基序组装的螺旋延伸至JLR中两个保守的色氨酸残基(W89/W90)是启动膜融合的必要前提;ii)Synaptobrevin-2 TMR帮助W89/W90正确定位在膜-水界面区;iii)调节SNARE复合体形成的蛋白,如Munc13-1和Munc18-1,在融合过程中可能不贡献额外的力。然而,它们可能通过调节synaptobrevin-2 SNARE基序与TMR之间的紧密耦合从而介导Ca2+触发的胞外分泌;iv)Synaptobrevin-2 JLR通过组装由无规结构变为刚性的α-螺旋。TMR除了一小部分为刚性的α-螺旋之外,其余大部分在膜融合的任意阶段均具有很强的运动性。综上,我们的发现进一步阐释了synaptobrevin-2 JLR和TMR在融合过程中发挥功能的具体分子机理,挑战了人们传统的关于SNARE蛋白TMR是连续的刚性α-螺旋的认识,对于我们更加清楚地了解SNARE蛋白的运动与其功能的相关性奠定了稳固的基础。