蛋白质的可逆磷酸化是最常见、最重要的蛋白质翻译后修饰之一,它调节着细胞生长、增殖、分化、凋亡及细胞信号传导等在内的几乎所有的生物过程,研究蛋白质的磷酸化有助于全面理解蛋白质的生理功能及其机理。目前,蛋白质磷酸化的基本研究策略是先将蛋白质酶解成肽段,然后利用生物质谱鉴定酶解的磷酸化肽段的氨基酸序列和磷酸化位点。但由于磷酸化蛋白／肽段的固有含量低、离子化效率差、磷酸化肽段的质谱信号被大量共存的非磷酸化肽段所抑制,导致用质谱直接分析磷酸化肽段面临很大的挑战。为解决这些问题,发展高效特异的磷酸化肽段的富集方法成为磷酸化蛋白质组学的研究关键。蛋白质的糖基化也是一种很重要的蛋白质翻译后修饰,它在细胞生长、信号传导及免疫反应中都扮演着重要的角色。虽然基于生物质谱的蛋白糖基化研究有了很大的发展,但由于糖肽本身含量低、每一个糖基化位点的微异质子性及大量共存的非糖肽的抑制效应导致直接用质谱分析蛋白糖基化面临很大困难。因此质谱分析前对糖肽进行分离富集变的很有必要。近来,纳米材料由于在电、磁、光、热等方面特殊的性能已经被广泛应用于包括半导体、催化剂、传感器、生物医疗及机械在内的多个领域。发展新型功能化复合纳米材料用来分析蛋白质的磷酸化和糖基化也成为蛋白质组学研究的热点。本论文针对蛋白质组学中的两个研究热点,将新型功能化复合纳米材料与蛋白质组学结合起来,以开发新型、亲水、大比表面积的复合纳米材料为重点,展开了一系列的研究,发展了一系列的新技术新方法,并进行了实际的应用研究。主要研究内容和取得的研究成果摘要如下：第一章概述了蛋白质磷酸化和糖基化修饰的研究现状和研究背景。首先介绍了蛋白质磷酸化的生理功能及研究策略。对磷酸化蛋白质研究中的生物质谱技术进行了简单的阐述。总结了磷酸化蛋白质/肽段的分离富集方法,对其原理和优缺点进行了介绍。接着介绍了蛋白质糖基化的特点及常用的富集方法,并概述了功能化纳米材料在蛋白质组学研究中的应用。最后阐述了本论文的选题意义。第二章发展了一种新型的螫合物配体-多巴胺,合成了一系列IMAC复合纳米材料用于磷酸化肽段的富集新技术研究。这一系列IMAC纳米材料合成方法简便、水溶性好、固定的Ti4+量大。并用标准蛋白酶解液和实际生物样品血清、鼠脑考察了这一系列IMC纳米材料对磷酸化肽段的富集效果,结果证明了所报道材料对磷酸化肽段有很好的富集效果。第三章合成了一系列新型的MOAC复合纳米材料用于磷酸化肽段的富集新技术研究。并用标准蛋白酶解液和实际生物样品血清、鼠脑考察了这一系列MOAC纳米材料对磷酸化肽段的富集效果,结果证明了所报道材料对磷酸化肽段有很好的富集效果,在磷酸化蛋白质组学研究中有十分广泛的应用前景。第四章发展了大孔/介孔A1203纳米材料用于磷酸化肽段的酶解并同时富集研究。该纳米材料可以将酶解富集集于一步。该材料30 min酶解效果优于传统水溶液酶解12h效果,且酶解的同时可以富集磷酸化肽段,大大缩短了实验时间。该材料对实际样品牛奶也具有很好的酶解富集效果,是一种新型的高效的磷酸化蛋白质组学研究的纳米材料。第五章发展了聚4-乙烯苯硼酸修饰大孔/介孔硅(HOMMS@PolyVPBA)用于糖肽的快速富集研究。大孔/介孔硅具有比表面积大、传质快的优点,是很有前景的纳米材料。硼酸法是富集糖肽的最常用的方法。HOMMS@PolyVPBA富集糖肽只需要10 min,且富集效果很好,在蛋白质糖基化的研究中有潜在的应用前景。总之,本论文围绕磷酸化肽段与糖肽的富集新技术新方法,发展了多种新型功能化复合纳米材料,为解决磷酸化肽段或糖肽的分离富集问题提供了有效的研究策略。