蛋白质是生物体内各种功能的直接执行者,大多数重要的细胞生命过程的执行与完成,都是由蛋白质,特别是蛋白质复合物调节控制。蛋白质复合物大多是由大量独特的蛋白质组合而成的。蛋白质与蛋白质复合物的结构解析及功能研究是阐明细胞代谢、信号传导和基因表达等重要生命过程的关键步骤环节。因此,对蛋白质及蛋白质复合物的结构解析和功能研究具有生物学和治疗学的双重意义和价值。磷脂酰肌醇-3-激酶(P13Ks)是一种磷酸化磷脂酰肌醇4,5-二磷酸盐肌醇环上3号位的脂质激酶,由此产生的磷脂酰肌醇3,4,5-三磷酸盐在一系列信号传导过程中发挥着重要的作用。P13Ks由三种不同结构和功能的酶构成(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ),其中IA型P13K是有两个亚基组成的异二聚体。催化亚基p110有三个异形体：α、β、δ,其中α和β异形体大量存在于哺乳动物细胞中；调节亚基(p85α、p85β、 p55α、p5Oβ、p55γ)与p110形成稳定的二聚体,以保证其热稳定性并抑制其活性。目前,虽然已有部分片段的结构报道,IA型PI3K的整体结构仍旧未知。因此其调节亚基和催化亚基各自的结构仍需进一步研究,p85二聚体的结构也需进行研究,这样才能更好地解析蛋白质复合物p85/p110的整体结构。同时,蛋白质的结构与其功能存在着一定的关联,观察其结构的变化有助于推断分析对其功能的影响。因此,建立构效关系研究方法有助于深入了解蛋白质的作用并促进其结构研究进展。本论文以分析化学、环境毒理学为背景,结合高效液相色谱、质谱等实验技术,利用γ射线产生羟基自由基对蛋白质进行氧化标记,并结合现代生物技术和液相色谱-质谱联用技术来解析蛋白质结构；结合光谱技术和分子对接模拟方法,对选定的功能蛋白酶进行蛋白质功能(酶活性)的研究。论文主要包括以下五个部分的内容：论文的第一章概述了蛋白质功能结构情况；阐述了磷脂酰肌醇-3-激酶的构成和功能以及目前对其结构研究的现状和进展；介绍了蛋白质氧化标记分析技术、蛋白质分离和鉴定技术以及蛋白质结构解析等多种技术手段。在文献综述的基础上分析了目前研究中存在的问题和需要调整之处,并提出利用Y射线照射产生羟基自由基对蛋白质复合物形成前后蛋白质氨基酸侧链进行氧化标记、联合蛋白酶解和高效液相色谱-质谱联用技术解析p85/p110α的结构的方法。论文的第二章选择p85两个相连的结构域片段——nSH2-iSH2进行结构解析：对nSH2片段和nSH2-iSH2片段设置不同的暴露照射时间进行羟基自由基氧化标记,使用胰蛋白酶分别将氧化标记的蛋白酶解,对nSH2和nSH2-iSH2酶解产物进行液相色谱分离、质谱分析检测,确定氧化标记程度,并对同一个肽氧化标记前后的标记程度进行比较,最终确定氧化标记程度降低的多肽为nSH2和iSH2的结合位置——多肽(351-360) DTADGTFLVR、(392-426) YGFSDPLTFSSVVELINH YR和(426-436) LLYPVSK。论文的第三章解析了p85二聚体p85-p85的结构,解析方法与上一章相似。通过酶解氧化标记的p85单体和p85二聚体,并利用液相色谱—质谱联用技术作为主要检测技术,定性、定量检测氧化标记前后同一个肽在单体和二聚体中氧化标记程度的变化,最终确定p85二聚体的结合位置位于SH3和BCR区域,具体涉及多肽(21-36) EEDIDLHLGDILTVNK、(37-68) GSLVALGFSDGQEARPEEIG WLNGYNETTGER、(106-136) TEADVEQQALTL PDLAEQFAPPDIAPPLLIK和(137-143) LVEAIEK等几个位点。论文的第四章利用光谱学方法探索蛋白质的构效关系,重点研究其结构变化对功能的影响。在模拟生理的条件下,选取对蛋白质可能产生毒性影响的物质(本文选取一种持久性有机污染物——农药三氯杀螨醇)和功能蛋白(两种丝氨酸蛋白酶——胰蛋白酶和α-胰凝乳蛋白酶),利用紫外吸收光谱、荧光光谱和同步荧光光谱等光谱学技术手段定性定量地研究小分子化合物对蛋白质结构和功能的影响及其作用机理,进而分析结构变化所引起的蛋白质功能的改变,并通过分子模拟等手段具体分析作用位点、作用力等相互作用信息。通过多种技术方法检测和分析,确定蛋白质结构变化对其功能的影响,建立研究蛋白质构效关系的光谱学方法。论文的第五章对本文的三个研究主体部分进行了总结论述,并对这种新的解析蛋白质结构和功能的方法做了展望。本研究丰富了蛋白质及蛋白质复合物结构解析的方法,评价了蛋白质结构变化对其功能的影响,有助于蛋白质组学领域的研究与发展,并为相关疾病的预防、早期诊断和治疗等提供了一定的科学依据和方法。