铜锌超氧化物歧化酶（SOD1）催化O2·-歧化为H2O2与O2,对保持胞内活性氧（ROS）的内稳态起到非常关键的作用,是体内重要的抗氧化物酶之一,主要分布于胞浆、线粒体膜缝隙处和细胞核内。SOD1也是调控细胞内氧化还原信号转导的关键蛋白质之一,参与调节多种细胞过程。作为一种蛋白质药物,SOD1具有抗氧化、抗炎、抗癌、防衰老等作用,但是作为一种大分子蛋白质药物,SOD1本身并不具备穿透细胞膜的能力,静脉注入的SOD1多附着在细胞膜外侧,无法进入细胞实现它的功能。使用化学方法对蛋白质直接进行共轭修饰是一种常见的改善蛋白质递送的方法,从广义上说,凡通过活性基团的引入或除去,而使蛋白质一级结构发生改变的过程,统称为蛋白质的化学修饰,化学修饰是通过选择性试剂或亲和标记试剂与蛋白质分子侧链上特定的功能基团发生化学反应而实现的。化学修饰SOD1能显著提高其稳定性、改善其药学性质、增强酶的功能、帮助蛋白质进行细胞递送等。本论文从SOD1的化学修饰出发,主要进行了以下几个方面的工作:1,使用三种荧光分子修饰SOD1,获得非特异性修饰产物SOD1-FITC、SOD1-RhB和N末端特异性修饰产物SOD1-pRhB,其后从光谱性质、结构分析、活力变化以及抗酶水解能力等方面综合比较了几种荧光SOD1的性能。N末端特异性修饰方法反应条件温和,产物单一,不影响SOD1的结构,SOD1-pRhB在荧光性能、酶活等方面具有明显优势。2,通过荧光成像与流式细胞术等实验手段证明SOD1-pRhB能够在无任何外加载体的条件下快速进入多种哺乳动物细胞,实现蛋白质的无载体细胞递送,这一蛋白质修饰策略可以广泛应用于其他种类蛋白质药物修饰中。3,根据SOD1-pRhB中SOD1与修饰基团罗丹明B衍生物（pRhB）的结构特点,对SOD1-pRhB的细胞跨膜机理进行了讨论。确定其跨膜方式属于能量依赖型与非膜破坏性的主动运输方式;分析了修饰基团和SOD1-pRhB跨膜能力之间的关系,确定阳离子修饰基团pRhB是SOD1-pRhB跨膜的决定性因素,结合各类跨膜途径抑制剂对SOD1-pRhB细胞内化的影响、SOD1-pRhB在细胞内的分布与内吞外排动态过程,进一步确定了SOD1-pRhB的细胞递送与阳离子荧光小分子罗丹明B衍生物之间的关联性,表明SOD1-pRhB的这种跨膜行为可能是一种通过阳离子小分子介导的由细胞膜上有机阳离子转运体完成的跨膜途径。4,开展了乙二胺修饰SOD1的研究,对SOD1进行了表面氨基化的修饰（使用乙二胺二盐酸盐对蛋白质表面天冬氨酸与谷氨酸进行修饰）,获得了SOD1-（NH2）n非特异性修饰产物。SOD1-（NH2）n具有超正电荷蛋白质的特性,表面具有更高正电荷,可以与带负电荷的生物大分子如DNA有强结合作用,这对SOD1作为一种基因转染体系的研究有一定启发作用。5,综合使用非特异性氨基化修饰与N末端定点特异性荧光修饰两种分子修饰手段,获得偶联位点较为明确的双功能SOD1修饰产物（NH2）n-SOD1-pRhB,表现出与SOD1-pRhB相同的细胞跨膜能力,同时具有对DNA较高的结合能力,对探讨SOD1作为一种基因转染体系至关重要。