G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor,GPCR）是真核生物最大的膜蛋白家族,通过识别多种信号分子,引发不同的下游信号通路,调节广泛的细胞功能及反应。趋化因子是一类具有趋化功能的蛋白质家族,它们在体内形成浓度梯度,结合趋化因子受体诱导细胞定向迁移。趋化因子受体CCR5属于A类GPCR家族,主要表达于T细胞、巨噬细胞和树突状细胞等细胞表面,通过与多种内源性趋化因子配体结合,参与调控免疫细胞的迁移、增殖以及炎症反应等生物过程。除此之外,CCR5还可与1型人类免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus-1,HIV-1）表面糖蛋白gp120、金黄色葡萄球菌分泌的杀白细胞素LukE（leukocidin E）等多种病原体相关蛋白质结合,从而促进病原体对人体的侵染。金黄色葡萄球菌是一种革兰氏阳性细菌,在世界范围内导致极高的发病率和死亡率。发病机制与其产生的各种毒性因子有关,部分毒性因子可赋予细菌免疫逃逸的能力,增加其致病力。研究表明,金黄色葡萄球菌分泌的毒素蛋白杀白细胞素LukE可与免疫细胞表面的特异性受体CCR5结合,促进细胞膜上孔洞复合物的形成,最终导致细胞破裂死亡。目前,金黄色葡萄球菌耐药现象日益严重,研发靶向CCR5的药物可以通过抵御免疫细胞损伤从而提高宿主免疫系统抗金黄色葡萄球菌感染的能力,为解决抗生素耐药问题提供一条新的抗菌干预策略。本课题尝试利用蛋白质晶体X射线衍射方法解析趋化因子受体CCR5与杀白细胞素LukE结合的复合物结构,研究两者精细的相互作用模式,为靶向CCR5的抗菌药物研发提供结构基础。通过筛选受体第三个胞内环插入的融合蛋白种类,优化融合位点,我们获得了性质良好的复合物样品,利用脂立方相（lipid cubic phase,LCP）结晶法对复合物进行结晶实验,广泛筛选和优化了结晶条件,成功获得了复合物晶体。目前,晶体最佳的X射线衍射分辨率为6（?）,此结果为解析该复合物的结构奠定良好基础,后续将继续尝试利用晶体学或冷冻电镜方法对复合物结构进行解析,获得CCR5与LukE的相互作用信息,阐明CCR5介导的金黄色葡萄球菌免疫逃逸机制。本文另一项研究是针对趋化因子受体CX3CR1的配体识别与激活机制开展的结构与功能研究。CX3CR1是趋化因子受体CX3C亚家族的唯一成员,与其唯一内源性配体CX3CL1结合后,维持组织稳态,也在动脉粥样硬化、神经退行性疾病和癌症等病理条件下发挥关键作用。与其他趋化因子家族受体与配体相互作用的混杂性不同,CX3CR1与CX3CL1识别的唯一性展现出重要的药物开发潜力。近年来,研究人员报道了一些靶向CX3CL1-CX3CR1信号轴的药物,但目前还未有药物上市。基于课题组已解析的CX3CR1-Gi1和CX3CL1-CX3CR1-Gi1复合物的冷冻电镜结构,我们设计并构建了一系列CX3CR1突变体,表达数据显示所有突变体在哺乳动物细胞中均有较高的表达水平,为进一步开展功能实验验证CX3CR1结构中发现的胆固醇结合位点及受体与G蛋白相互作用界面的关键氨基酸的作用提供良好基础,为阐明CX3CR1的配体识别及激活机制提供必要的功能研究信息。