生物对氧的感受与调控过程非常复杂,应答机制主要涉及基因组、转录组与蛋白质组等,其中蛋白质组及其翻译后修饰组是研究此类问题的重要手段。生物对高海拔低氧适应机制是研究热点,目前缺乏蛋白质组及磷酸化蛋白质组在生物应对低氧环境中作用机制的研究。青海田鼠(Neodon fuscus)世居于青藏高原高寒草甸地区,布氏田鼠(Lasiopodomys brandtii)则分布于内蒙古草原,两种田鼠分类地位较近,栖息地类型相似,是高海拔低氧相关研究的良好物种。本论文以青海田鼠为研究对象,布氏田鼠为对照,经个性化与肥满度筛选后,分别将20只个体在实验室低氧舱内模拟100m、3000m、5000m和7000m海拔的氧环境,经24小时处理后取脑组织,采用高通量质谱鉴定技术获取两种田鼠的蛋白质组和磷酸化蛋白质组定量数据;通过差异蛋白鉴定方法,确定差异蛋白表达趋势,采用GO与KEGG富集、蛋白结构域预测等方法,对特定表达趋势类型的差异蛋白进行分析;使用GPS 2.1算法,结合蛋白质相互作用数据,预测两种田鼠的位点特异性激酶与底物的相互关系,并构建相应的激酶-位点磷酸化调控网络,分析该网络调控低氧适应的分子机制。旨在揭示青海田鼠脑组织蛋白及其磷酸化水平对高海拔低氧应答的分子机制,为生物高海拔低氧适应研究提供理论依据和技术支持。主要研究结果如下:1.青海田鼠和布氏田鼠的个性化得分均为正态分布且存在显著差异(P<0.001),肥满度均不符合正态分布且无显著差异。分别选取青海田鼠个性化得分4-12区间和布氏田鼠个性化得分12-18区间,及肥满度4-6.5区间的各20只个体用于低氧实验。2.经质谱谱图和肽段长度分布质控,得到符合分析标准的青海田鼠和布氏田鼠脑组织蛋白质组和磷酸化蛋白组质谱数据。在蛋白质组数据中,分别鉴定到青海田鼠和布氏田鼠5628和5683个蛋白,其中可定量4368和4374个。在磷酸化蛋白组数据中,分别鉴定到青海田鼠和布氏田鼠3262和3069个磷酸化底物上的9840和8972个磷酸化位点,其中定量到3189和3001个蛋白上的9444和8661个磷酸化位点。3.以Fc=1与P<0.05为标准,青海田鼠和布氏田鼠显著差异蛋白分别为733和469个。1)两种田鼠蛋白质表达可以分为10个类别,总体趋势相同,差异蛋白集中在上调组和下调组。2)青海田鼠上调核苷酸代谢过程、氧化磷酸化、糖酵解和柠檬酸循环等相关蛋白,及物质运输和核酸结合功能的结构域;下调蛋白质复合物的分解、解聚和蛋白加工等相关蛋白以及细胞骨架组织结构和蛋白质相互作用等结构域。3)布氏田鼠上调溶酶体途径和NADP结合等相关蛋白,及蛋白质相互作用和RNA结合等结构域,下调能量耦合的离子跨膜转运和氧化磷酸化等相关蛋白以及细胞骨架组织结构和蛋白质相互作用等结构域。4)两种田鼠通过突触组织、离子跨膜转运、细胞骨架依赖性胞质转运,以及辅酶结合和ATP酶活性等蛋白应对海拔相关的氧水平变化。4.以Fc=1.5与P<0.05为标准,青海田鼠和布氏田鼠磷酸化水平发生显著差异的蛋白分别有682和541个。1)磷酸化位点序列和结构特征分析显示:两种田鼠的磷酸化位点,丝氨酸比例最高,均在无序区域和蛋白表面及coli结构富集(P<0.001),且不同类型的修饰位点附近的序列特征也不相同,磷酸化蛋白多集中在细胞核中。2)不同海拔差异磷酸化蛋白分析结果表明,青海田鼠通过提高神经内分泌系统、消化系统和血小板活化等相关蛋白的磷酸化水平应答高海拔低氧;布氏田鼠则通过增强突触可塑性,调节内分泌系统和催产素信号通路等蛋白的磷酸化水平响应高海拔低氧。3)激酶与底物关系预测结果显示,青海田鼠和布氏田鼠分别预测到4984和2863条位点特异性激酶与底物相互关系;网络分析结果表明青海田鼠参与m RNA剪接过程和钙离子稳态调控的激酶活性发生显著变化,而布氏田鼠参与诱导细胞凋亡和自噬过程调控的激酶活性发生显著变化。4)TGF-β和MAPK信号通路以及细胞周期依赖性蛋白激酶等的调控可能是两种田鼠参与低氧应答的共同途径。主要结论:1)两种田鼠可通过改变突触组织、神经递质产生和分泌、能量耦合的离子跨膜转运等蛋白表达量,以及调控细胞周期、TGF-β和MAPK信号通路的蛋白磷酸化水平应对氧变化。2)青海田鼠可上调无氧呼吸相关蛋白和下调蛋白加工等蛋白,改变神经内分泌系统调节以及血氧和血糖调节的蛋白磷酸化水平,提升钙离子稳态调控激酶活性等应对低氧。3)布氏田鼠可上调溶酶体和NADP结合相关蛋白和下调能量耦合的离子跨膜转运和氧化磷酸化相关蛋白,增强突触可塑性、调节内分泌系统和催产素信号通路等蛋白磷酸化水平,降低诱导细胞凋亡和自噬的激酶活性应对低氧。