磷脂分子在细胞质膜内外层的不对称分布使得质膜内层富含有多种带负电荷酸性磷脂，并形成带负电荷的微区(microdomain)。已有报道表明，膜受体、离子通道、整合素等带正电荷的蛋白质与酸性磷脂间的静电相互作用对于其结构和功能至关重要。T细胞抗原受体(T Cell Receptor，TCR)和CD28是T淋巴细胞表面的关键免疫受体，其中TCR负责识别抗原并启动T细胞活化的大部分信号，而CD28与其配体结合负责传递共刺激信号，这二者传递的信号通路对于T细胞的完全活化是必需的。目前TCR和CD28接受配体刺激后的跨膜转导机制还不清楚。我们之前的研究发现，在静息的T细胞中，TCR的CD3ε亚基通过其胞内段碱性氨基酸残基与细胞质膜内层酸性磷脂相互作用，保护其ITAM模体不被Lck磷酸化。CD28的胞内区与CD3ε类似，富含碱性氨基酸残基，因此我们推测其跨膜信号转导可能也受到细胞质膜的调控。　　本研究通过生化实验、活细胞荧光共振能量转移以及液相核磁共振NMR技术，我们发现CD28也通过其胞内区碱性氨基酸残基与细胞质膜内层上的酸性磷脂发生静电相互作用，其关键的酪氨酸残基被酸性磷脂腊质双分子层包埋而保护起来，不被激酶Lck磷酸化。这解释了在静息状态下，CD28磷酸化信号维持在较低水平状态的原因。研究了TCR和CD28胞内区在T细胞激活后从质膜表面解离的分子机制。我们的NMR31P谱检测结果发现，Ca2+可以与酸性磷脂的磷酸基团直接结合，中和酸性磷脂上的负电荷。在T细胞中，TCR初始激活会引起Ca2+的迅速内流，胞浆内整体钙浓度在数秒内上升10倍以上，并且钙离子在其通道附近浓度更高。通过高分辨率TIRFM显微成像技术和Spinning-Disk成像技术，我们观察到TCR初始激活引起Ca2+的内流在细胞质膜附近形成Ca2+微区(Ca2+ microdomain)，且在免疫突触和周围与TCR共定位。通过生化实验和活细胞荧光共振能量转移等技术手段，我们发现Ca2+引起CD3ε/ζCD从质膜上解离，使其关键性的酪氨酸残基暴露出来，进而增强TCR的磷酸化。当用无生理功能的Sr+取代Ca2+，我们发现Sr2+通过钙离子通道CRAC进入细胞同样能够增强CD3ε/ζ磷酸化，这表明Ca2+对CD3ε/ζ磷酸化的促进主要依赖于其电荷属性。T细胞激活后，CD28与TCR共定位于免疫突触中，TCR激活引起的内流的Ca2+与CD28也存在共定位情况。通过相同的实验，我们发现Ca2+同样通过屏蔽细胞质膜内层上酸性磷脂的负电荷，解除CD28胞内区与酸性磷脂的结合，并进一步促进CD28的磷酸化以及Lck的募集。本研究阐明了细胞质膜环境对CD28和TCR跨膜信号转导的调控机制，提出了钙离子通过改变质膜电荷环境调控TCR和CD28活化的新机制。