Hamujące znaczenie CTLA-4, szczególnie w przypadku sygnałów indukowanych przez CD28, widoczne jest u myszy posiadających uszkodzony, niefunkcjonalny gen CTLA-4: zwierzęta te giną w 2–3 tygodniu życia na skutek niekontrolowanego podziału limfocytów (syndrom limfoproliferacyjny), co prowadzi do masywnego zapalenia w większości narządów. CTLA-4 występujący na limfocytach B hamuje przełączanie klas i produkcję przeciwciał.
mały|Mechanizm molekularny hamującego działania CTLA-4. TCR – receptor limfocytów T; PPA2 – fosfataza białkowa A2; SHP-2 – fosfataza tyrozynowa zawierająca domenę SH2; PI3K – kinaza 3-fosfatydyloinozytolowa; AKT – kinaza białkowa B; mTOR – ssaczy cel rapamycyny; NFAT – jądrowy czynnik aktywacji limfocytów T; NF-kB – czynnik jądrowy kB. Molekularne mechanizmy inhibitorowego działania CTLA-4 opierają się na następujących zjawiskach:
Współzawodnictwo o ligandy z CD28. W tym wypadku istotną rolę odgrywa fakt, że zarówno CTLA-4 jak i CD28 wiążą te same cząsteczki, jednak powinowactwo CD28 do CD80 i CD86 jest mniejsze, niż powinowactwo CTLA-4. Prowadzi to do wyłączania CD28 z kompleksów z ligandami, a tym samym obniża poziom sygnału aktywującego limfocyty, a mechanizm ten odgrywa istotną rolę zarówno w przypadku formy błonowej CTLA-4, jak i formy rozpuszczalnej.