蛋白质可逆磷酸化是生物界最普遍的一种调控机制,调节着细胞间的通讯,细胞生长、增殖、分化和凋亡。磷酸化具有暂时性,在一个特定时间点,并不是所有特定蛋白位点都处于磷酸化状态。而且,相对于非磷酸蛋白,磷酸化蛋白的丰度较低。因此,进行磷酸化组学研究时,需要采用高灵敏度的技术和特殊的研究策略。目前,质谱是蛋白质磷酸化分析最有力的工具。然而,由于高丰度非磷酸化肽段的干扰,磷酸化肽段的电离效率降低,导致信号强度较弱。因此,在质谱分析之前,通常需要从蛋白酶解产物中选择性地提取富集磷酸化肽段。本论文基于自制的材料开发了几种磷酸化肽段预富集技术,主要内容如下：1.评述了磷酸化组学的研究的发展概况,着重介绍了低丰度磷酸化蛋白/肽段预富集、分离和检测技术。2.基于自制ZrO2,建立了集成金属氧化物的磷酸化富集和磷酸化肽识别于一体的方法。自制的ZrO2颗粒不仅能作为磷酸化肽段富集的吸附剂,还能作为去磷酸化的催化剂,具有磷酸化肽富集/去磷酸化的双重效果。在基于MALDI-TOF(基质辅助激光解吸电离-飞行时间)质谱检测的肽指纹图谱技术辅助下,利用自制的ZrO2可以一步完成磷酸化肽段的富集与准确识别。3.采用液相沉积法在毛细管内壁沉积SiO2纳米颗粒,并通过化学反应键合磷酸基团,用于固载Fe3+,Zr4+和Ti4+。这三种开管-固定金属亲和色谱(OT-IMAC)毛细管用作管内固相微萃取(in-tube SPME)装置的萃取介质并应用于磷酸化肽段的富集。与空白毛细管比较,纳米SiO2的存在有效地增大了毛细管内壁比表面积,从而提高萃取容量。使用液相沉积法制备了以微米级硅球为核,以纳米TiO2为涂层的核壳型复合物(Si02-nLPD)。将其应用于磷酸化肽段的富集,在不使用添加剂的条件下,对单磷酸化肽段和多磷酸化肽段都表现出了良好的选择性和富集效率。此核壳复合物具有孔径分布小、比表面积和孔容大的特点,展现出良好的色谱性能。将其用作色谱填料时,基于TiO2和磷酸根间的路易斯酸碱作用,对磷酸腺苷类物质表现出良好的分离能力。经TiO2涂覆后,硅球表面的羟基被屏蔽,制得的核壳型的材料能在极端pH值环境中使用。4.合成了TiO：涂覆磁性介孔中空微球,其具有比表面积大、孔容大和孔径大的特点。与商品化纳米级TiO2相比,TiO2涂覆磁性介孔中空微球大的比表面积能够有效地增大对磷酸化肽段的富集容量。另外,其磁分离能力使磷酸化肽段富集操作简便快速,而且能有效避免目标肽段的损失。5.采用表面自由基引发聚合法制备了磁性聚合物Fe3O4@p(VPA-EDMA-x)-Zr4+并将其用于磷酸化肽段的富集。实验证明了Fe3O4@p(VPA-EDMA-x)-Zr4+对磷酸化肽段的富集效率与其磷酸根含量相关。在优化后的条件下,含有适当磷酸根含量的磁性聚合物Fe3O4@p(VPA-EDM A-1)-Zr4+对磷酸化肽段表现出良好的富集能力,与液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)联用,成功地从HeLa细胞裂解液的酶解产物中捕获并鉴定到988个磷酸化肽段(1276个磷酸化位点)。