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真核细胞中绝大多数分泌蛋白和膜蛋白在内质网-高尔基体分泌途径中进行折叠、组装和翻译后修饰，最终定位到胞外或者细胞膜发挥生物学功能。这一过程受到质量控制系统的精密调控。蛋白质二硫键异构酶PDI分别同其上游的氧化酶Ero1、Prx4和GPx7/8组成多条蛋白质氧化折叠通路，确保蛋白质二硫键的正确形成。ERp44是一种PDI家族成员，具有分子伴侣活力。ERp44能够介导Ero1、Prx4等不具备内质网滞留序列的关键酶实现内质网定位，同时也能滞留未正确组装的蛋白质亚基行使质量控制的功能。 ERp44如何识别底物及ERp44与底物共价反应氧化力来源的问题，至今尚不清楚。我们通过生化和细胞水平的实验发现ERp44不能与还原态的Prx4反应，只能与氧化态的Prx4通过巯基-二硫键交换反应形成以分子间二硫键连接的复合物，同时这一反应受pH调节。该发现为ERp44和底物共价反应氧化力来源提供了一种可能的方式。我们同李德峰研究员合作解析了ERp44-Prx4复合物2.6(A)分辨率的晶体结构，第一次展示了ERp44结合生理底物的工作状态，也揭示了ERp44特异性识别氧化态Prx4的结构基础。进一步的突变体实验鉴定了多对在ERp44与Prx4分子识别中关键的相互作用。体外重构实验发现PDI家族成员可催化ERp44-Prx4共价复合物的还原解离，从而完成内质网滞留反应的循环。该工作揭示了内质网定位的蛋白质“巯基滞留”的分子机制。 Prx4在清除内质网来源的H2O2的同时可通过氧化PDI构成一条独立的蛋白质氧化折叠通路。我参与到实验室朱丽博士的工作中，发现了Prx4一种全新的反应形式。Prx4活性中心Cys87在被H2O2氧化形成-SOH后能够直接与进行氧化折叠的底物蛋白反应形成二硫键连接的复合物，并引起强烈的蛋白质聚集。这可能代表了Prx4介导的蛋白质氧化折叠通路中另一种全新的off-pathway反应。PDI可以发挥还原酶和分子伴侣活力有效地抑制这一off-pathway反应及其产生的蛋白质聚集，保证蛋白质氧化折叠的有效进行。