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蛋白质是一种重要的生物大分子,其结构与功能的关系、与小分子化合物相互作用机制以及在非天然体系中的性能改造一直是研究的热点。目前,研究者已经通过生物或化学等手段对蛋白质进行了改造,揭示了蛋白与小分子化合物相互作用机制,并在此基础上对蛋白质的生物功能等进行了强化改造。然而这些研究在蛋白质结构、机理解析方面还不够完善,性能强化上也不尽如人意。本文将质谱技术(Mass Spectrometry)、化学修饰和分子动力学模拟(Molecular Dynamics)结合起来研究探讨了蛋白质与小分子相互作用机制及其结构改变对其功能的影响。1、研究了化学修饰对洋葱假单胞菌脂肪酶(PcL)仲醇对映体选择性及其催化活力的影响。设计了五种结构不同的手性仲醇酯底物,分析PcL对这些手性仲醇底物的选择性,得到了底物结构与选择性的关系；然后用化学修饰方法改变PcL的结构,并用基质辅助激光解吸飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)表征,确定了氨基酸残基化学修饰位点；通过分子动力学模拟技术对底物、酶的结构进行模拟,从而提出了活性中心Tyr29修饰引起的立体位阻是改善PcL仲醇对映体选择性的因素,解释了化学修饰改善脂肪酶手性仲醇的对映体选择性的机理；另外,经过化学修饰的PcL对棕榈酸对硝基苯酯(p-NPP)水解活力表现出不同的变化趋势,化学修饰引起的PcL构象的变化可能是水解活力改变的主要原因。2、研究了猪胰岛素和抗肿瘤药物顺二氯二氨基铂的相互作用。使用MALDI-TOF-MS考察了反应时间、pH、蛋白质构象和两者摩尔比对此反应的影响。MALDI-TOF-MS和ESI-IT/TOF-MS鉴定了铂和胰岛素的反应产物。MALDI-TOF-MS结合激光诱导解离技术(LID,MS2)结果表明铂结合在猪胰岛素B链上；电喷雾离子阱-飞行时间质谱(ESI-IT/TOF-MS)结合碰撞诱导解离(CID,MS2)技术确定了铂的结合位点为胰岛素B链氮末端、Cys7和Cys19。3、研究了半胱氨酸、五肽RCDAA和RCEAA以及猪胰岛素与MALDI中基质的加成反应及反应机理。MALDI-TOF-MS结果表明,α,β-不饱和酸在碱性条件下易与含有巯基的生物样品发生加成反应。ESI-MS结果显示此加成反应发生在液相状态而不是在MALDI离子源中。ESI-MS串联质谱结果表明此反应是亲核加成反应,巯基是通过强的化学键与α,β-不饱和基质键合在一起,而不是简单的非共价键结合。