作为蛋白质组研究的重要组成部分,定量蛋白质组学研究对于我们了解生命系统动态而又复杂的运行过程具有重要意义。基于分子质谱的蛋白质定量技术虽然在蛋白质组的相对定量中得到广泛的应用,但是,随着生命科学的发展,蛋白质组的相对定量已经难以满足要求,发展蛋白质的绝对定量技术已迫在眉睫。电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)由于具有高灵敏度、宽的动态范围、同一元素的不同形态具有相同的信号响应等优点,使它在蛋白质绝对定量研究领域显示出很大的潜力。已有的基于ICP-MS的蛋白质定量研究表明,通过蛋白质分子中内生的的S、P和Se以及各种金属元素,或者通过人工标记的外源:Hg、Ⅰ和镧系等元素,都可实现对蛋白质的绝对定量,其中稀土元素以其极高的灵敏度和众多可选元素/同位素的等特点显示出最大的潜力。由于基于ICP-MS的蛋白质定量策略需要保证金属标记蛋白质的单一性,而目前的分离技术无法对整个蛋白质组的所有蛋白质进行完全分离。因此在本论文中,我们将以发展特异性的稀土标签核心,降低对色谱/电泳分离的依赖,使得利用ICP-MS对实际蛋白质组样品进行定量成为可能,具体的研究工作将在本博士论文中一一阐述。本论文主要包括以下六个部分的内容:　　 第一章主要对蛋白质和蛋白质组的相关背景知识进行了简要介绍,回顾和概述了近几年来基于分子质谱和ICP-MS的蛋白质定量分析技术、策略和发展趋势。　　 第二章以双功能稀土螯合配体MMA-DOTA为桥梁,通过对标记条件的优化,成功实现对胰岛素(insulin),核糖核酸酶A(ribonuclease A)和溶菌酶(lysozyme)上的所有巯基的完全稀土标记,结合HPLC/SUID-ICP-MS技术实现对这3个蛋白质的绝对定量,并证明对完整蛋白质进行稀土标记与定量的可行性。　　 第三章主要是以一种丝氨酸蛋白酶抑制剂4-2-胺乙基苯磺酰氟(4-(2-aminoethyl)benzenesulfonyl fluoride,AEBSF)为基础,通过点击反应(clickchemistry)合成Eu标记的活性蛋白特异性标签(Europium-Labeled Activity-BasedProbe),成功地对多肽/蛋白质混合物中两种丝氨酸蛋白酶(serine proteases,SPs),即胰凝乳蛋白酶(chymotrypsin)和弹性蛋白酶(elastase)进行特异性、完全稀土标记,结合HPLC/SUID-ICP-MS技术实现对这2个模型SPs的绝对定量。进一步将这一技术应用于人体血浆,以及雄性大鼠组织中活性SPs的研究,结果表明这一技术不仅可以评估蛋白酶抑制剂的水平,还能够对生物组织中的差异表达SPs进行绝对定量。　　 第四章结合光可裂解稀土标记酶活性标签、点击反应与纳米技术,我们建立了一种集SPs的标记、纯化、富集与定量于一体的多功能活性蛋白质分析平台(multifunctional active protein assay platform,MAPAP)。初步研究表明,MAPAP在生理条件下具有良好的稳定性,在紫外光的照射下可以发生快速的光裂解。　　 第五章,利用蛋白酶专一性酶切多肽底物的原理,我们构建了稀土编码多肽纳米粒子(Lanthanide-coded Peptide-Specifc Nanoparticle,LnPeNP)探针用于蛋白质的非标记检测分析。由于ICP-MS可以分辨各种稀土元素,极大地降低光谱重叠的影响,因此可以根据目标蛋白酶对应的不同底物,设计合适的LnPeNP标签用于多种目标蛋白酶的高灵敏度同时定量检测。我们以trypsin和chymotrypsin为模型蛋白酶,对LnPeNP标签进行系统评估,结果表明LnPeNP在多种蛋白酶的同时定量检测上具有方便、灵敏和准确等优点。进一步根据在细胞凋亡过程中起核心作用的6种caspase酶对应的6种不同底物,初步构建了6种LnPeNP探针,我们将进一步将这6个LnPeNP探针用于细胞凋亡研究。　　 第六章主要总结了本论文的研究内容和有待深入开展的工作,并对这一研究领域的发展趋势进行了展望。