在蛋白質組的研究中，蛋白質和多肽的序列分析已不局限于闡明蛋白質的一級結構，對翻譯后的修飾的進一步分析也是蛋白質化學的一項重要任務。這種修飾對于蛋白質的功能非常重要，如：細胞識別中的蛋白質相互作用，信號傳導和蛋白質定位。
一， 蛋白質的糖基化

糖蛋白在細胞內部，細胞膜和細胞外均有發現，大部分蛋白質是糖蛋白。對糖蛋白的檢測和分析發現，糖蛋白中糖組分的結構和功能具有多樣性。糖蛋白中的糖通常是不同種類的，而且是由一些可控數量的單糖組成。糖基化的多樣性與細胞周期，細胞分化和發展的狀態有關。在蛋白組時代中，蛋白質的修飾會引起其理化性質的改變，因此是不容忽視的。

從1D或2D凝膠得到的糖基化蛋白的識別，一般是進行MALDI-MS指紋分析，或是對MALDI-PAD或ESI-MS/MS得到的碎片譜進行分析。對完整的糖蛋白的研究是非常困難的，所有已知的離子化技術都有其局限性。目前，人們主要研究糖肽，其好處之一就是質量減小了，這就會得到更好的分辨率，而且糖肽仍保留了糖基化位點。將分離的糖蛋白用不同的蛋白酶消化后就可進行糖肽的研究。一旦糖肽被識別出，就可以用串連質譜(ESI-MS/MS)來闡明肽序列。當蛋白的序列已知時，計算質量差就可推出其上附著的寡糖的質量。

要將糖部分從糖蛋白中釋放出來，可用化學切割或酶切割。目前，連有結構專一性糖苷酶的質譜在提供序列，分支和鏈接數據方面是最有力的技術。對于N糖基化常用的糖苷內切酶有PNGase-F,PNGase-A,EndoF和EndoH。化學切割也可以用來釋放O-連接和N-連接的多糖，但經常出現的缺點是他會完全破壞所有的肽鍵，因而丟失了關于糖附著位點的信息。而且這些切割不能從糖肽中連續釋放單糖。用肼的化學切割可以除去兩種類型的糖基化。在60℃可專一性的釋放O-連接的糖，而在95℃能釋放N-連接的糖。釋放O-原子更常用的方法是用堿進行β消除。通常，糖基中加入金屬離子在MALDI和ESI中離子化。用MALDI-MS分析糖類的一個好的選擇是將之與其他一些化合物混合，這樣可以進一步提高靈敏度和分辨率。不同的質譜方法可以產生多糖的源后裂解(PSD)和碰撞誘導解離(CID)譜，這可以給出有關糖的序列，分支及糖間的連接等信息。

二， 蛋白質的磷酸化
蛋白質中氨基酸的磷酸化在生命系統中起重要的作用。磷酸化經常作為分子開關控制不同過程蛋白質的活性，如新陳代謝，信號傳導，細胞分裂等過程。因此，蛋白質中磷酰氨基酸的識別在蛋白質分析中是一項重要的工作。

已知的磷酰氨基酸的類型有四種：
(1)O-磷酸鹽，通過羥氨酸的磷酸化形成的，如絲氨酸，蘇氨酸，酪氨酸。
(2)N-磷酸鹽，通過精氨酸，賴氨酸或組氨酸中的氨基的磷酸化形成的。
(3)乙酰磷酸鹽，通過天冬氨酸或谷氨酸的磷酸化形成的。
(4)S-磷酸酯，通過半胱氨酸的磷酸化形成的。
用質譜分析磷酸化時主要存在的問題是，混合物中磷酸化肽的信號被抑制。因此只有當一些非磷酸化肽的含量降低(或磷酸化的肽被富集)后,分析磷酸化的肽才會變得容易些。一些相應的用于質譜分析的前磷酸化肽或磷酸化蛋白質的分離和富集方法和技術已有所發展，現已建立的分離技術有：雙向磷酸多肽譜圖(2D-PP)，高分辨率的凝膠電泳(2DE)和反相高效液相色譜(RP-HPLC)。對于32P標記的磷酸化肽或蛋白可用放射自顯影或磷儲屏檢測，提取后可以高靈敏度MALDI-MS分析；如果32P標記不可行，就要用二手LC-MS/MS分析，常用HPLC與質譜聯用。

常用的富集方法有：固定金屬親和色譜(IMAC)，IMAC是選擇性分離和富集磷酸化肽最廣泛的方法。此方法中,鍵合在螯合底物上的金屬離子(通常是Fe3+或Ga3+)選擇性地與磷酸化肽中的磷酸部分相結合, 并且在高pH或磷酸緩沖液中磷酸化肽可以釋放出來。抗體免疫沉淀，高親和性抗體可以從復雜混合物中免疫沉淀特定的蛋白。目前利用抗體富集蛋白/肽僅局限于分析磷酸化酪氨酸,然后用MALDI－TOF MS分析與抗體相聯接的磷酸化肽。盡管用于免疫沉淀的抗體對其底物必須有相對高的親和力,但低親和力抗體仍然可以有效地用于免疫印跡Western-blotting分析。化學修飾，已建立了兩種從復雜混合物中專一分離磷酸化蛋白/肽的方法。但兩種方法都有待進一步優化以鑒定低豐度蛋白質。

磷酸化肽的檢測和磷酸化位點的確定主要MS技術：MALDI-TOF MS可以通過肽指紋譜(PMF)鑒定蛋白質，與磷酸酯酶處理相結合可以確定磷酸化位點。其原理是磷酸酯酶處理后，磷酸化的肽丟失磷酸基團而產生特定質量數的變化，MALDI-TOFMS通過檢測這種質量數的變化而確定磷酸化位點。二手串聯質譜(MS/MS)可進行前體離子掃描，這一方法是通過檢測磷酸基團產生的特定片段來報告磷酸肽的存在。磷酸化肽經CID后會產生磷酸基團的特異性片段，這些特異性的片段在用二手串聯質譜進行前體離子掃描時可作為磷酸肽的“報告離子”。二手串聯質譜還可進行中性丟失掃描，這種方法是用MS/MS檢測經CID后發生中性丟失H3PO4(98 u)的肽段。另外，由于液相色譜分離肽降低了離子抑制效應，也有人用二手LC-MS/MS分析磷酸化位點。傅立葉變換質譜進行電子捕獲解離 電子捕獲解離(ECD)與傅立葉變換離子回旋加速共振(FTICR)質譜相連是蛋白質、肽測序和研究蛋白質翻譯后修飾的一個有力方法。