摘要
蛋白质的翻译后修饰过程赋予了其丰富的种类与功能，使其承担了生物体内大部分的生命活动，具有重要的研究价值。其中蛋白质的糖基化是最常见的翻译后修饰种类，在蛋白质的折叠，运输，细胞间的信号传导和细胞相互作用等方面起着不可或缺的作用。然而，异常的蛋白质糖基化往往与许多重大疾病相关，如糖尿病，阿尔茨海默症和癌症等。因此，对于糖基化蛋白质的深入研究对理解生命活动的基本机理与相关疾病的发病机制意义重大。目前，“自下而上”(Bottom-up)的分析策略是研究糖基化蛋白质的主流方案，即通过对糖蛋白酶解后的糖基化肽段进行质谱鉴定，并在蛋白质组学库中追溯分析从而得到详细的糖蛋白相关信息。该方法的问题是，糖基化肽段在生物样本中的丰度极低，且在质谱分析中表现出不佳的电离效率，同时样本中存在大量干扰的杂肽，使得在质谱分析中糖基化肽段的信号被覆盖，无法准确鉴定。因此，在质谱检测前对糖基化肽段进行高效的富集纯化处理，是影响糖蛋白组学深入研究的关键因素之一。多孔复合材料是一类内部具有孔结构的复合材料，具有比表面积大，传质效率高，易功能化等优良特性，被广泛应用于生物分离，传递催化等领域。因此，开发新型功能化多孔复合材料，赋予其优异的糖基化肽段富集性能，拓展其在糖蛋白组学领域的应用，依然是一项极具意义的工作。本论文围绕这一问题，系统地开展了一系列多孔复合材料的设计、制备和功能化，及其在糖基化肽段的富集应用方面的研究工作。主要研究内容如下： 第一章为绪论，首先概述了糖基化蛋白质组学的研究背景和研究意义，并简要介绍了生物质谱在相关研究中的重要应用。接着总结了目前常见的糖基化肽段富集策略，并概述了多孔复合材料的研究现状及其在糖基化肽段富集领域的应用。最后，结合以上分析提出了本论文的选题意义和研究内容。 第二章中，我们采用酸敏性的金属-有机自组装分子(Metal-organic assembly，MOA)作为模板，在水热法合成锆基MOF材料HUIO-66纳米球后以酸刻蚀MOA模板制备得到具有分级多孔结构的HUIO-66纳米球，并修饰亲水的果糖-1,6-二磷酸(Fructose-1,6-bisphosphate，FDP)分子得到具有优异亲水性能的HUIO-66-FDP纳米球。结构的优化赋予了该材料在富集过程中更高的传质效率，亲水分子则提升了其对于糖基化肽段的富集特异性。在模型蛋白消化液的富集应用中，HUIO-66-FDP纳米球表现出较高的检测灵敏度(IgG消化液，5×10-10M)和优良的选择性(IgG消化液：BSA消化液=1:500)。另外，该材料也被用于大鼠肝脏提取蛋白消化液的富集，取得了良好的效果。 第三章设计了基于亲疏水相互作用的双相分离策略，该策略是在先行利用疏水材料去除非糖基化肽段干扰的基础上，再利用亲水材料富集糖基化肽段。我们选用共价-有机骨架(Covalent-organic framework，COF)作为材料平台，将疏水COF微球与亲水COF@Au-GSH微球联用，实现了该目的。在对模型蛋白消化液的分析中，双相分离策略展现出极为优异的效果，表现为极高的特异性(IgG消化液：BSA消化液=1：10000)，极低的检测限(IgG消化液，10-11M)和优异的尺寸选择性(IgG消化液：BSA消化液：BSA=1:500:500)。同时，在对大鼠肝脏样本和血浆样本的处理分析中，该策略仍分别富集到了1993条和613条糖基化肽段，在糖蛋白组学研究中展示出巨大的应用潜力。 第四章为全文总结与展望，概述了前文各章节的主要内容，阐明了本论文的创新点，并提出了下一步的工作计划。
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