急性髓系白血病（AML）是骨髓系血细胞的一种癌症,其特征是在骨髓和血液中积聚的异常细胞迅速生长,干扰正常的血细胞。症状可能包括感到疲倦、呼吸急促、容易瘀伤和出血,以及感染风险增加,是一种高发于成年人的常见白血病之一。白血病患者体内含有白血病干细胞（LSCs）,它是一种罕见的异常造血干细胞（HSCs）亚群,并可以产生白血病细胞,是白血病复发的主要原因。ORP4L是氧化固醇结合蛋白家族（ORPs）成员中的一员,其选择性表达于LSCs中而不表达于HSCs,并对LSCs的生存至关重要。以往的研究表明,ORP4L在白血病细胞内将磷脂酶C-β3（PLCβ3）运出细胞核,并通过形成ORP4L/Gαq/11/PLCβ3复合物,调控磷脂酰肌醇4,5-二磷酸（PIP₂）的代谢以及下游的Ca²⁺平衡,进一步调控线粒体上丙酮酸脱氢酶活性,使白血病细胞向氧化磷酸化供能途径发展。但PIP₂是如何从质膜上被抓取以及如何运输到PLCβ3蛋白这一过程以及ORP4L在其中扮演什么角色仍不清楚。本研究为ORP4L在PIP₂的代谢平衡上提供了新的视角。实验选择KG1-α细胞作为LSCs的研究对象,并且验证了KG1-α细胞和LSCs一样高表达ORP4L。首先,在KG1-α细胞中敲低ORP4L,来研究ORP4L是否对质膜上的磷脂含量有影响。用UPLC-HRMS分析质膜脂质组分发现敲低ORP4L增加质膜上磷酸酰肌醇（PIs）含量,暗示着ORP4L对质膜上PIs的代谢发挥作用。接下来我们分别过表达和敲低ORP4L,运用激光共聚焦显微镜可视化观察在SDF-1α刺激下质膜上PIP₂清除动态过程,实验观察到质膜上PIP₂在过表达ORP4L时加速水解,而敲除ORP4L则反之。实验进一步探索ORP4L对质膜上PIP₂代谢机制,用分子动力学模拟ORP4L蛋白和ORP4/PIP₂复合体。其中ORP4L的口袋入口位置一张一合,加入PIP₂后,口袋入口处于一直张开状态。通过分子对接找到了结合位置的关键氨基酸残基。接着用SRP实验检测ORP4L结构域和PLCβ3结合域对PIP₂结合力大小,发现PIP₂和ORP4L-ORD的结合优先于PLCβ3,而ORP4L-PH对PIP₂无结合能力。用质膜分离技术分别研究PLCβ3和ORP4L对质膜上PIP₂抓取能力,实验先单独用PLCβ3蛋白抓取PIP₂,发现PLCβ3无论是否经过活化,质膜上的PIP₂并未减少。单独加入ORP4L蛋白发现质膜上的PIP₂被抓取下来。证明了ORP4L-ORD对质膜上PIP₂的抓取能力。最后,构建无细胞系统研究PIP₂被呈递给PLCβ3水解过程。实验发现,在ORP4L敲低的KG1-α细胞中,在不加入ORP4L蛋白情况下,质膜上PIP₂没有减少以及不产生第二信使。而加入ORP4L△PLCβ3和ORP4L△PIP₂同样也不能产生IP₃和DAG。只有在加入全长ORP4L蛋白时,才能使质膜上PIP₂代谢水解,暗示着ORP4L对PIP₂的呈递作用。综上所述,ORP4L作为磷脂转运蛋白,将细胞膜上的PIP₂抓取并呈递给PLCβ3进行催化水解。本研究第一次揭示了细胞膜上PIP₂平衡是如何维持的,为下游IP₃的产生和Ca²⁺依赖的能量代谢提供了更加详细的机制,同时也为白血病的治疗提供了潜在的靶点。