一個生病的細胞是死亡、分裂還是在體內遊走，都是由細胞膜上複雜的信號分子和受體的相互作用來調節的。在免疫係統中最重要的一個分子線索是腫瘤壞死因子α(TNFα)。現在，歌德大學的研究人員使用光學顯微鏡首次在細胞水平觀察到了單個TNFα的分子組裝以及其如何結合在細胞膜上。

TNFα與膜受體結合之前，TNFR受體必須首先被激活。通過這個過程，鑰匙隻能在特定的情況下打開鎖，可以防止健康細胞死於程序性細胞死亡。"細胞膜上的TNFR1通過幾個富含半胱氨酸的結構域結合(CRDs)TNFα。"歌德大學實驗癌症研究所的Sjoerd van Wijk解釋道。

特別是， TNFR1的CRD1使之與TNFα結合成為可能。以TNFR1為例，研究人員已經知道，TNFR1分子以類似於舞蹈的方式聚集在一起，兩個、三個或更多的舞伴握著手，這些舞伴是由單個TNFR1分子組成的二聚體、三聚體或低聚體。這種"結構性重組"在沒有TNFα的時候也會發生。"盡管已經知道了TNFα對於許多疾病(包括炎症和癌症)的意義，但是TNFR1在細胞膜的生理和模式至今仍然未知，"Sjoerd van Wijk說道。

為了詳細了解TNFR1在細胞膜上的過程，van Wijk聯係了歌德大學物理與理論化學研究所的Mike Heilemann。利用他開發的定量顯微鏡和單分子超分辨率顯微鏡的組合，Heilemann可以觀察單個蛋白複合物及其在細胞中的分子結構。他們與其他合作者一起觀察到了TNFα受體的舞蹈。

根據他們發表在《Science Signaling》上的最新報道，膜TNFR1受體在沒有TNFα的情況下以單體和二聚體形式存在。然而，隻要TNFα結合TNFR1，膜上就會形成受體的三聚體和寡聚物。研究人員還發現了不依賴TNFα的決定細胞命運的機製。這些發現可能與癌症或類風濕關節炎等炎症性疾病有關。"很明顯，這項研究為開發新的治療方法開辟了新的道路，"van Wijk說道。