细胞膜系统对于界定细胞与环境的边界及维持细胞内活动的区域化是必需的。膜蛋白是细胞膜执行众多功能的最重要的载体和参与者。经典的膜蛋白如膜受体、离子通道以及转运体等在合成后直接被运往并整合到特定的细胞膜区域。另一方面,"非经典"的孔道形成蛋白(PFPs)通常是以分泌的,水溶性的单体形式存在,但特定的条件下发生一系列的构象改变而能够在膜上形成不同大小(2-50 nm)的跨膜孔道。除了目前比较明确的孔道形成蛋白在细胞死亡中发挥着重要作用外,越来越多的证据发现孔道形成蛋白在生物体中发挥了极其重要的生理病理功能。气单胞菌溶素aerolysin属于典型的细菌分泌的β桶状孔道形成毒素。包含aerolysin跨膜结构域的蛋白质称为气单胞菌溶素类似蛋白(ALPs),目前在包括脊椎动物在内的动植物中发现的ALPs的数量在不断增加。然而,关于宿主来源的ALPs的功能和机制的研究目前仍处于"起始期"。前期研究中我们以两栖动物大蹼铃蟾为研究对象,在其皮肤分泌物中鉴定到一个由ALP(BmALP1)和三叶因子(BmTFF3)组成的复合物蛋白,将其命名为βγ-CAT。研究进一步揭示细胞膜脂筏中的酸性糖鞘脂(神经节苷脂或硫糖脂)可与βγ-CAT相互作用进而介导了其内吞入胞。药理学阻断或RNA干扰降低细胞膜表面酸性糖鞘脂含量后会显著抑制βγ-CAT的上膜、寡聚化、入胞及活性,而当细胞重新获取这些酸性糖鞘脂后,βγ-CAT的活性又得以恢复。βγ-CAT的ALP结构域与神经节苷脂相互作用,而其TFF结构域与硫糖脂相互作用,表明βγ-CAT与酸性糖鞘脂的结合呈现出一种特有的"双结合"模式(Commun Biol,2019)。当其内吞后βγ-CAT的BmALP1亚基沿着内吞溶酶体通路在内吞囊泡的膜上寡聚化并形成孔道,从而调控了内吞溶酶体的生化特性和物质交换,如胞内囊泡pH的改变,取决于不同的细胞类型和状态,该作用可产生特定的生物学效应,例如:①激活炎症小体,保护大蹼铃蟾和老鼠免受细菌的感染(PNAS,2014,cover story);②许多胞内病原体能够通过内吞小体入侵细胞,并且在内吞途径中已经适应了p H的下降。βγ-CAT可以通过阻止内吞体的酸化从而抑制胞内病原体的感染,同时激发细胞外排驱逐出病原体(J Infect Dis,2017);③该复合物不仅可以通过加快皮肤组织损伤的再上皮化来促进伤口愈合,还具有减轻创伤水肿,促进无疤痕愈合的特征(FASEB J,2019)。上述发现揭示脊椎动物ALP和TFF的蛋白复合物在保持粘膜屏障防御功能,促进物质交换和宿主免疫中发挥重要功能。