一个生病的细胞是死亡、分裂还是在体内游走，都是由细胞膜上复杂的信号分子和受体的相互作用来调节的。在免疫系统中最重要的一个分子线索是肿瘤坏死因子α(TNFα)。现在，歌德大学的研究人员使用光学显微镜首次在细胞水平观察到了单个TNFα的分子组装以及其如何结合在细胞膜上。

TNFα与膜受体结合之前，TNFR受体必须首先被激活。通过这个过程，钥匙只能在特定的情况下打开锁，可以防止健康细胞死于程序性细胞死亡。"细胞膜上的TNFR1通过几个富含半胱氨酸的结构域结合(CRDs)TNFα。"歌德大学实验癌症研究所的Sjoerd van Wijk解释道。

特别是， TNFR1的CRD1使之与TNFα结合成为可能。以TNFR1为例，研究人员已经知道，TNFR1分子以类似于舞蹈的方式聚集在一起，两个、三个或更多的舞伴握着手，这些舞伴是由单个TNFR1分子组成的二聚体、三聚体或低聚体。这种"结构性重组"在没有TNFα的时候也会发生。"尽管已经知道了TNFα对于许多疾病(包括炎症和癌症)的意义，但是TNFR1在细胞膜的生理和模式至今仍然未知，"Sjoerd van Wijk说道。

为了详细了解TNFR1在细胞膜上的过程，van Wijk联系了歌德大学物理与理论化学研究所的Mike Heilemann。利用他开发的定量显微镜和单分子超分辨率显微镜的组合，Heilemann可以观察单个蛋白复合物及其在细胞中的分子结构。他们与其他合作者一起观察到了TNFα受体的舞蹈。

根据他们发表在《Science Signaling》上的最新报道，膜TNFR1受体在没有TNFα的情况下以单体和二聚体形式存在。然而，只要TNFα结合TNFR1，膜上就会形成受体的三聚体和寡聚物。研究人员还发现了不依赖TNFα的决定细胞命运的机制。这些发现可能与癌症或类风湿关节炎等炎症性疾病有关。"很明显，这项研究为开发新的治疗方法开辟了新的道路，"van Wijk说道。