金属抗癌药物在治疗临床癌症中具有许多独特的优势，是抗癌药物研究最为活跃的领域之一。金属抗癌药物进入人体后，会与蛋白质发生广泛的相互作用，研究这种相互作用对于理解金属药物的转运、代谢、生物利用度以及毒副作用具有重要意义。基于软电离技术的质谱分析，能够在分析检测过程中很好的保留金属抗癌药物与蛋白质的共价(配位)结合，获得药物与蛋白质结合位点的信息；同时，质谱分析还具有灵敏度高，所需样品量少，耗时短以及适于分析复杂生物样品等优点，已成为研究金属抗癌药物与蛋白质相互作用最强有力的工具。本论文的主要研究工作，是建立基于质谱的分析方法，研究钌类、铂类抗癌药物与血清白蛋白的共价相互作用，确认药物在血清白蛋白上的结合位点，以及钌类、铂类抗癌药物与蛋白质的结合对蛋白质构象和功能的影响，为从分子水平上深入理解金属抗癌药物在体内的转运过程和产生毒副作用的机理提供依据。主要的研究成果包括：　　 1.研究了人血清白蛋白与有机金属钌抗癌药物[(η6-cymene)RuCl(en)]PF6、[(η6-biphenyl)RuCl(en)]PF6的相互作用，鉴定了两种化合物在血清白蛋白上的结合位点。研究结果显示，两种钌配合物都能与血清白蛋白表面的组氨酸残基(His128、His247、His510)和蛋氨酸残基(Met298)结合，但只有对甲基异丙基苯钌配合物能够进入含Cys34残基的洞穴内，与Cys34的巯基结合，并诱导该巯基氧化形成亚磺酸基。血清白蛋白的Cys34残基位于一个半敞开的洞穴中，我们的发现表明，有机金属钌配合物与血清白蛋白Cys34残基的结合，受钌配合物的芳烃配体控制，而钌配合物与Cys34残基结合后，诱导巯基氧化可能不可逆地影响靶蛋白的抗氧化功能。　　 2.研究了人血清白蛋白与抗肿瘤药物顺铂的相互作用，发现顺铂与血清白蛋白的组氨酸残基(His67、His247、His128)、半胱氨酸残基(Cys124)和蛋氨酸残基(Met298)共价结合。其中顺铂能交联血清白蛋白分子内分处两个结构区域的His67和His247残基，占据血清白蛋白结合和转运锌离子的主要位点。进一步的研究表明，顺铂与血清白蛋白配位后将显著减少锌离子与该蛋白的结合，这个发现不仅为鉴定锌离子在血清白蛋白上的结合位点提供了新的实验证据，也为从分子水平上解释顺铂的临床使用导致癌症病人出现锌缺乏症的异常现象提供了依据。研究同时发现顺铂诱导血清白蛋白Cys124-Cys169二硫键的断裂，破坏血红素、胆红素在血清白蛋白上的结合位点，可能干扰血清白蛋白对这些内源性小分子的结合和转运。　　 3.以氧化型谷胱甘肽为二硫键模型化合物，应用液相色谱-串联质谱分析方法，结合CID裂解技术，研究了顺铂诱导二硫键断裂的反应机理。研究发现，中性条件下顺铂与氧化型谷胱甘肽反应，首先形成中间产物[Pt(GSSG)(NH3)2]2+，铂(Ⅱ)与二硫键的配位弱化二硫键，使二硫键在OH-进攻下发生断裂，生成-SOH和-SH，完成二硫键的自身氧化还原断裂。　　 4.发展了一种氢交换质谱和分子对接分析联用的方法，用于研究具有超疏水特性的β-乳球蛋白与线性小分子十二烷基硫酸钠的相互作用。氢交换质谱结果显示，十二烷基硫酸钠与β-乳球蛋白存在两个相互作用位点，分别为内部杯状疏水结合位点和由β-折叠和α-螺旋结构组成的外部槽沟状结合位点。分子对接分析表明，十二烷基硫酸钠与β-乳球蛋白形成复合物的主要作用力为氢键和疏水作用。上述研究结果证明，氢交换质谱和分子对接分析方法具有非常好的互补性，分子对接能够弥补氢交换质谱研究超疏水蛋白质的不足，得到配体与蛋白质相互作用位点的详细信息。