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NK细胞在机体的免疫监视中发挥着重要作用。它可以识别并杀伤肿瘤细胞和病毒感染的细胞。NK细胞对靶细胞的识别和杀伤依赖于它表面表达的各种激活型和抑制型的受体。这两类NK细胞受体与靶细胞上配体结合后促进或者抑制NK细胞的杀伤作用。除了NKG2D、NKp30、NKp44和NKp46等受体以外,NK细胞表面还表达一类特殊受体,可以识别Nectin/Necl家族蛋白。Nectin/Necl家族共有9个成员,分别是Nectin-1,2,3,4和Neel-1,2,3,4,5这个家族蛋白的主要功能是介导细胞之间的粘附。其中Nectin-2、Necl-2和Necl-5还可以作为配体被NK细胞受体识别。DNAM-1和TIGIT分别是激活型受体/抑制型受体,它们识别共同的配体Nectin-2和Necl-5。CRTAM是一种激活型的受体,它识别的配体是Necl-2。CD96的配体也是Necl-5,但其作为激活型还是抑制型的受体仍存争议。本研究旨在阐明CRTAM、CD96和DNAM-1与配体的相互作用机制。CRTAM与配体Necl-2的相互作用可以促进NK细胞和T细胞对肿瘤细胞的杀伤。除此之外,二者相互作用可以促进CD8+T细胞分泌Y干扰素,促进CD8+T细胞在淋巴结里的停留和活化。它们还在自身免疫病中发挥作用,在小鼠的自身免疫性脱毛症模型中,活化的CD8+T通过CRTAM杀伤表达Necl-2的毛囊角化细胞。但CRTAM与Necl-2相互作用的分子机制并不清楚。此外,CRTAM和Necl-2本身还分别参与了细胞粘附作用,这种细胞粘附作用与它们介导的免疫识别有什么关系也亟待研究解决。本研究中,在体外成功制备了CRTAM/Necl-2复合体蛋白,并解析了复合物的晶体结构。在CRTAM/Necl-2复合体的结构中,我们在两个蛋白的接触面上找到了一对“双锁钥”区域负责他们之间的相互结合；我们进一步在双“锁钥”区域引入突变,通过表面等离子共振实验和四聚体染色实验验证了区域上关键氨基酸对于复合物形成的重要作用。同时,我们通过体外生化实验证实CRTAM和Necl-2本身都可以形成同源二聚体,有意思的是,它们形成同源二聚体的结合面与它们形成异源二聚体的结合面相同。这就揭示了同源二聚化和异源二聚化的竞争关系。我们通过体外的细胞接合实验进一步验证了上面的竞争模式。由于CRTAM和Necl-2的同源二聚化介导了细胞粘附,而它们互相二聚化介导了免疫识别,这也体现了细胞粘附和免疫识别相互竞争的关系。通过我们的结构学研究发现的这种免疫分子结合的竞争关系在生理上可能具有重要意义,例如Necl-2同源二聚化介导的肿瘤细胞的粘附和聚集会促进它们向血管内皮细胞的侵入和转移,而CRTAM与Necl-2的识别一方面会促进NK细胞对肿瘤细胞的杀伤,另一方面会抑制肿瘤细胞自身的粘附、聚集和向组织的转移。DNAM-1作为NK细胞另一个重要的表面受体在NK细胞对肿瘤细胞的杀伤中发挥重要作用。如DNAM-1与配体Nectin-2和Necl-5的相互作用促进了NK细胞对结肠癌细胞、大肠癌细胞、宫颈癌细胞和黑色素瘤细胞等多种肿瘤细胞的杀伤。除此之外,DNAM-1与配体的作用还可以调节T细胞的发育与分化,参与NK细胞和T细胞与抗原呈递细胞之间的互作等。DNAM-1在很多自身免疫病中发挥作用,如DNAM-1与配体参与了移植物抗宿主病、系统性红斑狼疮症和II型顽固性乳糜泻中等疾病造成的免疫损伤。然而DNAM-1与配体Nectin-2和Necl-5是如何相互作用的?DNAM-1、TIGIT和CD96共用相同的配体Necl-5,它们与配体的作用机制是否相同?这就是我们想要研究的问题。我们在体外表达了DNAM-1和CD96蛋白,及其配体Necl-5和Nectin-2,并成功制备DNAM-1和两个配体的复合体蛋白。我们进一步解析了人和小鼠DNAM-1以及人CD96的结构。通过与前人解析的TIGIT/Necl-5的结构比较,我们在DNAM-1、CD96以及对应配体上找到了负责结合的可能氨基酸。从而在分子水平揭示了NK细胞上这类受体结合配体的共有分子机制。综上所述,我们的研究阐明了NK细胞上CRTAM、CD96和DNAM-1等受体与其配体的相互作用分子基础,为NK细胞免疫识别的机制以及可能得后续的基于结构的药物设计打下了基础。