Ras蛋白是细胞内重要的分子开关蛋白,参与细胞的增殖、分化和生长。异常的Ras蛋白质会导致癌症等疾病的发生。蛋白质的翻译后修饰直接参与Ras蛋白在细胞内调控。因此对于翻译后修饰Ras蛋白质的研究具有重要意义。K-Ras4B是Ras家族重要成员蛋白,在癌症相关疾病中突变频率最高。K-Ra4B蛋白C-末端HVR区域存在众多翻译后修饰,其在蛋白质定位以及空间调控中具有关键作用。目前研究发现C-末端的法尼基化修饰以及连续赖氨酸序列提供“电荷-法尼基”协同帮助K-Ras4B蛋白与细胞膜结合,启动信号转导。但K-Ras4B蛋白在细胞膜上动态调控分子机制不清楚。处在HVR区域181位丝氨酸磷酸化被认为是关键的额外翻译后修饰,具有重要的研究意义。但是目前对于磷酸化修饰在KRas4B功能上的研究并不深入。传统生物学研究通过定点氨基酸突变模拟磷酸化修饰,不同科学家得出完全相悖的结论。面对传统生物学研究的局限性,如何获得具有定点磷酸化修饰以及多重修饰的K-Ras4B蛋白,构建新模型,从分子层面揭示磷酸化影响K-Ras4B功能的分子机制,成为一个新的关键性科学问题。本论文建立了一种新型的高效合成策略,利用蛋白表达与多肽化学合成的方法制备了具有磷酸化、甲基化、法尼基化等多重修饰的K-Ras4B全长蛋白。构建体外研究模型以及细胞模型。体外模型通过合成蛋白质加人工模拟细胞膜方法,成功证明了磷酸化降低K-Ras4B与细胞膜的结合力,增加其从细胞膜上解离下来的可能,这种影响与细胞膜本身的流动性有关;同时影响细胞膜的热力学性质,并且推测磷酸化影响K-Ras4B在细胞膜上形成团簇的形式以及其在细胞膜上结合的取向;构建细胞模型,为了解决磷酸化在细胞中可能被水解的难题,我们合成了磷碳键代替磷氧键修饰的磷酸化K-Ras4B蛋白,导入到细胞内,观察发现磷酸化会导致K-Ras4B蛋白部分分布到细胞质中。这些结论揭示了磷酸化对于K-Ras4B在细胞空间调控上的分子机制,为进一步调控磷酸化K-Ras4B的研究奠定了基础。Rheb蛋白是Ras蛋白家族另一重要成员,参与细胞生长,其蛋白质异常与癌症及神经退行性疾病相关。研究发现泛素化修饰对Ras蛋白功能影响巨大,而Rheb蛋白的泛素化并没有报道。本论文通过免疫沉淀与蛋白印迹等方法首次证明了Rheb蛋白具有泛素化修饰,并且尝试用表达蛋白连接、非天然氨基酸以及光引发自由基反应等策略合成具有泛素化修饰的Rheb蛋白复合物,为以后研究打下基础。