膜蛋白质对许多生物过程都是必不可少的,它的功能往往依赖于多个蛋白分子形成复合物。研究完整的膜蛋白质复合物的组成将会有助于我们更好地了解它的生物学功能。然而,PDB数据库中膜蛋白复合物所占的比例仅0.6%,而且大多数膜蛋白的结构是以单体或低聚物的形式存在,还有大量未知的膜蛋白质复合物有待被发现和鉴定。但是大规模膜蛋白质复合物的纯化和分析仍然是一个挑战。本研究中我们应用化学交联质谱（Cross-linking mass spectrometry,XL-MS）和蛋白质相关性分析（Protein correlation profiling,PCP）相结合的方法分析了 HeLa细胞系的膜蛋白复合物。目前,利用液相色谱分离和质谱定量的蛋白质相关性分析已被证实是一种有效、大规模分析蛋白质复合物的方法。同时,化学交联能够有效地捕捉瞬时的、微弱的蛋白质间相互作用,并且可以提供相互作用蛋白之间的界面信息,已成为研究蛋白质复合物结构的重要手段。首先我们对方法进行了优化,确定甲醛的最佳浓度以及最优的膜蛋白富集策略,然后利用已知蛋白质复合物对方法进行了考察。挑选的已知复合物中蛋白质的洗脱图谱表明,这些复合物中的大多数蛋白质进过高效液相分离后会在相同的馏分中洗脱出来,证明了该方法的有效性和可靠性。而通过比对多组生物学重复的结果也验证了数据的可靠性与重现性。随后我们利用该方法分析了人Hela细胞系的膜蛋白质相关复合物,经过机器学习和聚类分析,我们最终得到了 312个膜蛋白复合物。这个蛋白质复合物网络包含2,333个蛋白质之间31,095个相互作用对（Protein-protein interactions,PPIs）,其中约12%的PPIs是被公共数据库所报道过的,其余的PPIs均是在本研究中首次报道。功能富集分析发现,这些蛋白复合物与翻译、细胞内转运、代谢和分解代谢等核心生物学过程有关。对这312个蛋白质复合物中与人类疾病及细胞器相互作用相关的蛋白质进行分析,我们发现,其中73个复合物与160多种人类疾病有关,尤其是阿尔茨海默病、癌症和心内膜炎,几乎有一半的复合物与这些疾病有关。另外,939个有主要亚细胞定位的蛋白质参与了内质网与线粒体、质膜与线粒体、内质网与小泡等不同细胞器之间的交流。它们既有细胞器之间通过细胞质的间接交流,也包括细胞器上的膜蛋白直接相互作用参与的直接交流。在鉴定复合物蛋白质组成的同时,我们还对蛋白质之间可能的相互作用位点进行了分析。由于甲醛交联位点的多样性,以及其质谱碎裂模式的不确定性,因此缺乏分析甲醛交联肽段的软件。在本研究中,我们利用肽段交联与非交联状态下色谱行为的差异,间接推断出交联肽段信息。最终我们筛选到270个复合物中存在的16,165个可能的交联肽,其中包含着其他研究工作者已报道的利用其他交联剂得到的交联肽段,这为我们预测到的交联肽数据可信度提供了进一步的支持。同时也为预测蛋白质复合物提供了进一步的证据,并提供了相互作用蛋白质之间可能的作用位点。本研究结合化学交联蛋白质相关性分析,发现了大量新的人膜蛋白质复合物,并对复合物的相关特性进行了分析,与此同时也对复合物内蛋白质之间的互作肽段进行了预测。本研究的结果为进一步研究这些膜蛋白质复合物的功能提供了基础,将有利于基于此的疾病研究,并为细胞器的互作提供新的视角。