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随着高性能质谱仪以及化学生物学技术在近些年的进步，利用基于质谱技术的蛋白质组学能够对蛋白质的翻译后修饰底物进行系统性鉴定。很多蛋白质翻译后修饰在真核生物和原核生物中都发挥着非常重要的作用，为了更好的理解蛋白质的翻译后修饰，鉴定修饰底物具有关键作用。对赖氨酸单甲基化修饰研究目前比较缺乏有效的研究手段，同时一种新发现的赖氨酸丙酰化修饰的底物还知之甚少，这阻碍了人们对这两种修饰的认识。本文主要集中对赖氨酸单甲基化修饰和赖氨酸丙酰化修饰底物进行系统性研究。 赖氨酸甲基化修饰在调控组蛋白的结构以及生物功能方面发挥着非常重要的作用，然而，对于非组蛋白赖氨酸甲基修饰底物还知之甚少，这主要是由于缺少对赖氨酸甲基化修饰尤其是赖氨酸单甲基化修饰进行系统性研究的有效实验方案。通过利用13CD3-甲硫氨酸SILAC、化学方法丙酰化单甲基化修饰的赖氨酸、丙酰甲基化泛抗体富集以及HPLC/MS/MS分析建立了一种对赖氨酸单甲基化修饰进行系统性研究的蛋白质组学平台。利用该蛋白质组学平台，高质量的在398个蛋白质上的鉴定出446个赖氨酸单甲基化修饰位点，其中包括三个未曾报道的3个组蛋白质修饰位点以及大量的非组蛋白修饰位点，这是目前利用蛋白质组学技术鉴定最多赖氨酸单甲基化修饰的报道。不仅鉴定到已经报道的存在于组蛋白和剪切复合体上的赖氨酸单甲基化修饰位点，同时鉴定到参与各种生命活动的底物，建立一个可以对各种环境下以及人类相关疾病相关的赖氨酸单甲基化修饰进行高通量的动态检测平台。 蛋白质赖氨酸丙酰化修饰目前证实是存在与原核生物和真核生物的一种新型翻译后修饰。然而，大量的赖氨酸丙酰化修饰底物目前还是未知的，这就限制了人们对赖氨酸丙酰化修饰所具有的生物功能的认识。本课题利用泛抗体富集偶联生物质谱的蛋白质组学技术，对大肠杆菌进行了系统性的研究。在603个蛋白质上共鉴定出1467个赖氨酸丙酰化修饰位点，提供了最大的赖氨酸丙酰化修饰底物的数据库。定量蛋白质组学研究揭示了丙酸盐做为一种可以被微生物利用的碳源以及做为食品工业的防腐剂能够显著性的增加大肠杆菌的赖氨酸丙酰化修饰水平，实验结果提示赖氨酸丙酰化修饰在丙酸盐代谢和丙酰辅酶A的生物降解中可能发挥这调控作用。同时研究结果显示增加葡萄糖的代谢抑制了大肠杆菌的赖氨酸丙酰化修饰水平，这与已知的生物过程增加葡萄糖的生物代谢能够增强赖氨酸乙酰化修饰和赖氨酸琥珀酰化修饰相对立，这提示赖氨酸丙酰化修饰与赖氨酸乙酰化修饰和琥珀酰化修饰在能量代谢过程可能具有不同的生物功能。进一步的研究结果揭示了去乙酰化酶CobB和乙酰化转移酶PatZ具有调控大肠杆菌赖氨酸丙酰化修饰的生物活性。通过对CobB野生菌和敲除菌的定量蛋白质组学研究，鉴定出13个可能受CobB调控的赖氨酸修饰底物。综上所述，本文的研究揭示了大量的赖氨酸丙酰化修饰位点以及赖氨酸丙酰化修饰在细菌生物活动中的作用。