金属硫蛋白应用于重金属吸附的研究进展
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究进展
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究进展金属硫蛋白（MT）是一类能够调控金属离子代谢和解毒重金属的蛋白质，其在生物体内起着重要的生理功能。
随着生物学研究的不断深入，人们对金属硫蛋白调控及重金属解毒功能的研究也日益深入，取得了许多重要的进展。
本文将从金属硫蛋白的基本特征、调控功能及其在重金属解毒中的作用等方面进行综述。
一、金属硫蛋白的基本特征金属硫蛋白是一类富含半胱氨酸和囊泡素的小分子蛋白，其结构特点主要体现在其多硫键含量丰富和结构紧凑。
金属硫蛋白能够结合多种金属离子，其中包括重金属离子如汞、铅、镉等，也包括一些生物必需的金属离子如锌、铜等。
金属硫蛋白的结构特点使其能够与金属离子发生特异性结合，并参与调控金属离子在生物体内的平衡。
二、金属硫蛋白的调控功能1. 金属离子的调控金属硫蛋白通过与金属离子的结合和释放来调控金属离子在生物体内的稳态平衡。
在生物体内，金属硫蛋白能够在金属离子浓度过高或过低时与金属离子结合或释放，从而保持金属离子的平衡状态。
这种调控功能对于维持生物体内金属离子的正常代谢至关重要。
2. 氧化应激的调节金属硫蛋白还参与了细胞内氧化应激的调节。
在细胞受到氧化应激刺激时，金属硫蛋白能够通过与氧化应激相关的蛋白质结合或释放金属离子，从而调节氧化应激过程的进行，保护细胞不受氧化应激的侵害。
三、金属硫蛋白在重金属解毒中的作用重金属是生物体内具有毒性的物质，长期暴露于重金属环境中会对生物体的健康造成严重危害。
金属硫蛋白通过其与重金属离子结合的能力，参与了生物体内重金属的解毒过程。
具体来说，金属硫蛋白通过与重金属离子结合，将其转移至泡体内，从而减少其对细胞器和膜的损害，保护细胞内重要结构和功能的完整性，发挥了重要的解毒作用。
近年来，随着生物技术和生物化学研究的不断深入，人们对金属硫蛋白的调控功能也有了更深入的理解。
研究表明，金属硫蛋白在细胞内的表达水平与金属离子的浓度变化密切相关，其表达水平的调节能够对金属离子的代谢产生重要影响。
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究进展
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究进展金属硫蛋白是一类拥有金属离子和硫原子共价结合的蛋白质，主要包括金属硫蛋白A （Metallothionein, MT）和硫蛋白精酶（Thioredoxin, Trx）。
金属硫蛋白在生物体内具有重要的生物学功能，其中最为突出的是其在重金属解毒过程中的作用。
近年来，关于金属硫蛋白调控及重金属解毒功能的研究取得了一系列重要的进展，为我们深入理解金属硫蛋白的生物学功能和防治重金属污染提供了重要的科学依据。
金属硫蛋白是一类小分子的蛋白质，具有高度可塑性和多功能性。
金属硫蛋白主要由金属离子和硫原子组成，其金属离子主要包括锌、铜、铅和汞等，而硫原子是金属硫蛋白的主要配位基团。
金属硫蛋白的主要生物学功能包括金属离子的储存和运输、抗氧化应激和重金属解毒等。
金属硫蛋白在重金属解毒过程中扮演着重要的角色。
重金属是指相对密度大于5的金属元素，包括铅、汞、镉、铬等，它们对生物体健康造成严重的危害。
生物体内的重金属主要通过食物链和环境污染等途径进入，一旦超过生物体的耐受范围就会产生毒性作用，严重的甚至危及生物体的生命。
而金属硫蛋白在重金属解毒过程中发挥着重要的作用，主要表现在以下几个方面：金属硫蛋白可以与重金属形成配位化合物，将其转化为相对稳定的络合物。
在细胞内，金属硫蛋白可与铅、汞等重金属结合，组成具有较高稳定性和低毒性的络合物，从而降低了重金属对细胞内其他生物分子的损害程度。
这种携带功能对于细胞内的重金属离子稳定转运和分布具有重要的意义。
金属硫蛋白具有还原性，可以通过与重金属结合的硫原子提供电子，还原重金属离子，将其还原为低价态，从而减少重金属的毒性。
金属硫蛋白能够在细胞内与一氧化氮、过氧化氢等氧化物质结合，通过提供电子帮助其还原成水等较为稳定的物质，从而减轻氧化应激的损害。
金属硫蛋白还能够调控一些重金属解毒相关的基因表达，参与重金属的代谢和转运过程。
研究发现，金属硫蛋白的合成受一些金属元素的调控，对于汞、铅、铬等重金属的解毒过程也有较大的影响。
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究进展
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究进展金属硫蛋白是一类富含硫氨基酸的蛋白质，广泛存在于各种生物体中，起到重要的调控和解毒功能。
金属硫蛋白可以稳定金属离子，调节其参与的生物过程，同时还能与重金属形成络合物，减少其毒性。
金属硫蛋白主要包括金属硫蛋白MT和金属硫囊蛋白MCA。
金属硫蛋白MT广泛存在于植物、动物和微生物中，能够紧密结合金属离子，起到贮存和调控金属离子的作用。
研究发现，金属硫蛋白MT与一些重金属，如汞、铅等形成络合物，能够减少这些重金属对生物体的毒性。
金属硫囊蛋白MCA主要存在于细菌中，具有类似于MT的功能。
近年来，研究人员对金属硫蛋白调控及重金属解毒功能进行了深入的研究。
一方面，研究人员通过对金属硫蛋白基因的克隆和表达，进一步了解了金属硫蛋白在调控金属离子和抗氧化应激等方面的机制。
研究人员还通过体外和体内实验，验证了金属硫蛋白与重金属形成络合物后，能够降低重金属的毒性。
研究发现，金属硫蛋白对重金属的解毒作用主要通过两种方式实现。
一方面，金属硫蛋白能够与重金属形成络合物，使得重金属的生物可利用性降低，从而减少其对生物体的毒性。
金属硫蛋白还能够通过与重金属的氧化还原反应，将重金属从高价态还原为低价态，减少其毒性。
除了对重金属的解毒作用外，金属硫蛋白还参与了许多其他生物过程的调控。
金属硫蛋白能够调节细胞内金属离子的平衡，并参与DNA的合成和修复等过程。
金属硫蛋白还能够与抗氧化酶和其他抗氧化分子相互作用，协同发挥抗氧化作用。
金属硫蛋白在生物体中起着重要的调控和解毒功能。
进一步深入研究金属硫蛋白的调控机制和解毒作用，将有助于揭示其在生物体内的重要功能，并为开发新型的重金属解毒剂提供理论基础。
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究进展
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究进展金属硫蛋白(Metallothionein，MT)是一类具有高度保守性的小分子蛋白质，其在细胞周期调节、DNA修复、抗氧化、离子调节等方面具有重要的生物学功能。
同时，MT还能够调节重金属的吸收、转运和解毒，是一类重要的解毒蛋白。
本文将就MT的生物学功能和与重金属解毒相关的研究进展进行阐述。
MT的生物学功能MT是一种富含半胱氨酸的低分子量蛋白，主要存在于细胞质和细胞核中，在多种生物的细胞内均有表达。
MT基因家族包括MT-1, MT-2, MT-3和MT-4等。
MT的生物学功能主要包括四个方面。
第一，维持离子平衡。
MT可以通过对金属离子的吸附和释放来维持细胞内钙离子、锌离子、铜离子等离子的稳态浓度，调节胞内氧化还原平衡和酶反应的活性。
第二，参与氧化还原反应。
MT中富含的亚硫酸基和巯基与黄酮蛋白一起作为细胞内重要的抗氧化物质，保护细胞免受氧化损伤的影响。
第三，参与细胞周期调节。
MT在细胞周期G1阶段发挥重要作用。
发现MT能够通过p53，p21等关键蛋白，调节细胞周期的进程。
第四，参与DNA修复。
MT对DNA损伤具有保护作用，它可以通过对受损DNA的解旋和内切作用等机制，参与细胞的DNA修复和稳态维持。
MT的重金属解毒功能MT的高度亲合性和选择性，使得它可以有效地结合和解毒细胞内的重金属，如汞、铅、镉等。
MT的解毒机制主要包括两个方面：转运和结合。
MT对于重金属离子的高度选择性结合主要取决于MT的半胱氨酸残基。
由于MT结构中的半胱氨酸在施加外力或者金属离子存在的情况下可以迅速地释放出已经被结合的金属离子，因此MT能够起到一种永久的解毒作用。
研究发现，环境污染物质重金属离子对MT的活性有着巨大的影响。
铅和镉等重金属具有一定的亲和性，可以抑制MT的活性和表达，从而使得机体对重金属的解毒能力下降，加速了有毒物质的聚积并对机体健康带来威胁。
总结MT在生物学过程中具有重要的生物学功能，同时也是一类重要的解毒蛋白。
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究进展
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究进展金属硫蛋白（metallothionein, MT）是一类小分子量、结构简单的金属结合蛋白，在生物体内广泛分布并发挥重要的生理功能。
金属硫蛋白通过与重金属结合来调控细胞内金属离子浓度，同时还参与了重金属的解毒代谢过程。
本文将对金属硫蛋白调控及重金属解毒功能的研究进展进行综述。
金属离子在细胞内具有重要的生理功能，如参与酶的催化作用、维持细胞内电位平衡等。
金属硫蛋白通过结合金属离子，可以调控金属离子的浓度和活性，进而影响相关的生理过程。
金属硫蛋白可以在细胞内储存多余的金属离子，当细胞内金属离子浓度过高时，金属硫蛋白可以结合并稳定这些金属离子，防止其对细胞内其他结构和功能的影响。
金属硫蛋白还参与了一些特定的生理过程，如维持细胞内氧化还原平衡、调节基因表达等。
与金属硫蛋白的调控相对应的是其解毒功能。
重金属对生物体具有很强的毒性，可引起一系列生物学效应，如细胞膜的损伤、DNA的损伤等。
金属硫蛋白通过结合金属离子来解毒重金属，防止其对生物体的危害。
研究表明，金属硫蛋白在重金属解毒过程中发挥重要作用，其与重金属的结合可以降低重金属的生物利用度，减少其在细胞内的积累。
随着研究的深入，金属硫蛋白调控及重金属解毒功能的研究取得了许多进展。
一方面，研究人员对金属硫蛋白的结构和功能进行了深入研究，揭示了金属硫蛋白结合金属离子的机制和调节金属离子平衡的分子机制。
研究人员还通过对金属硫蛋白的基因工程改造和过表达等手段，探索金属硫蛋白在重金属解毒过程中的作用。
这些研究不仅有助于我们深入了解金属硫蛋白的生理功能，还有助于开发相关的药物和治疗手段，用于预防和治疗与重金属中毒相关的疾病。
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究进展
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究进展1. 引言1.1 研究背景金属硫蛋白是一类含有金属离子和硫原子的蛋白质，广泛存在于生物体内，具有重要的生物学功能。
近年来，随着工业化进程的加速和环境污染的日益严重，重金属污染已成为全球性的环境问题。
重金属如镉、铅等对人体健康和生态环境造成了严重威胁，因此寻找有效的重金属解毒方法显得尤为重要。
金属硫蛋白作为重金属解毒的重要参与者，在这一领域引起了广泛关注。
研究金属硫蛋白的结构及功能，探究其在重金属解毒中的调控机制，以及重金属对金属硫蛋白的影响，对于深入了解生物体重金属解毒的分子机制具有重要意义。
研究金属硫蛋白在生物体内的分布与调控，以及其在重金属解毒中的应用，有助于开发新型的重金属解毒方法，保护人类健康和生态环境。
本文旨在系统总结金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究的最新进展，探讨金属硫蛋白在重金属解毒中的重要性，展望未来研究方向，以及阐明研究成果在环境保护和生物医药领域的意义。
1.2 研究目的研究金属硫蛋白调控及重金属解毒功能的目的是为了深入了解金属硫蛋白在生物体内的作用机制，揭示金属硫蛋白与重金属之间的相互作用，并探讨金属硫蛋白在重金属解毒中的潜在应用价值。
通过研究金属硫蛋白的结构及功能，可以为解决重金属污染问题提供新的思路和方法，为保护环境和人类健康做出贡献。
通过对金属硫蛋白在生物体内的分布与调控机制的探讨，可以为未来开发相关药物或治疗方法提供理论依据。
本研究旨在揭示金属硫蛋白调控及重金属解毒功能的机制，为相关领域的研究和应用提供新的思路和进展。
1.3 研究意义金属硫蛋白是一类重要的蛋白质家族，在细胞内发挥着重要的调控和解毒功能。
研究金属硫蛋白的调控及其在重金属解毒中的作用具有重要的理论和应用意义。
通过深入研究金属硫蛋白在生物体内的结构和功能，可以更加全面地了解其在细胞内的作用机制，为解析细胞内调控网络提供重要线索。
金属硫蛋白在重金属解毒过程中的调控机制可以为环境保护与生物安全领域提供重要参考，为减少重金属对生物体的危害提供新的思路和方法。
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究进展
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究进展金属硫蛋白是一类在生物体内发挥重要功能的蛋白质。
它们含有大量的硫原子和金属离子，并在调控金属代谢和解毒方面起到关键作用。
近年来，对金属硫蛋白的调控机制和重金属解毒功能进行了广泛研究，取得了一系列重要的进展。
金属硫蛋白的调控机制是其发挥作用的基础。
传统上认为，金属硫蛋白通过结合金属离子来调控其在生物体内的分布和代谢。
最近的研究显示，金属硫蛋白的调控方式是多样的，既可以通过直接结合金属离子，也可以通过间接调控其他蛋白质的活性来发挥作用。
金属硫蛋白可以通过与金属载体蛋白结合，在细胞内运输金属离子；也可以通过与金属离子结合后作为信号分子参与调控细胞的基因表达。
金属硫蛋白的合成和降解也受到多种调控机制的影响。
金属硫蛋白的重金属解毒功能是其最为重要的特性之一。
重金属是一类对生物体有害的物质，会干扰细胞内的代谢过程，导致细胞损伤甚至死亡。
金属硫蛋白通过结合重金属离子，形成稳定的金属硫蛋白-金属离子复合物，从而减少重金属离子对细胞的毒性。
金属硫蛋白还可以与其他代谢物相互作用，促进重金属离子的转运和解毒。
研究发现，金属硫蛋白在重金属解毒过程中起到了关键的调控作用，对维持细胞内重金属离子的平衡具有重要意义。
近年来，研究人员在金属硫蛋白调控及重金属解毒功能方面取得了一系列重要的进展。
研究人员通过使用免疫技术和基因敲除技术，确认了一些金属硫蛋白的存在和功能，并对其在生物体内的调控机制进行了深入的研究。
研究人员还利用生物化学和分子生物学的方法，揭示了金属硫蛋白和重金属离子之间的结合方式和解离机制。
这些研究结果丰富了我们对金属硫蛋白的了解，为深入研究其调控机制和重金属解毒功能提供了重要的基础。
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能的研究取得了重要的进展。
未来的研究还需进一步揭示金属硫蛋白的调控机制和重金属解毒功能的细节，以及与其他生物过程的关联，从而为开发新的解毒药物和治疗重金属中毒提供理论基础和实践指导。
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究进展
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究进展金属硫蛋白（Metallothionein，MT）是一类富含半胱氨酸和半胱氨酸衍生物的小分子蛋白质，广泛存在于真核生物和原核生物中，具有重要的生物学功能和生物化学性质。
MT在细胞内参与对金属离子的调控和代谢，同时也具有较强的重金属解毒功能。
金属硫蛋白的调控机制是一个复杂的过程，涉及到多种信号通路和转录调控元件的参与。
在正常生理条件下，MT的表达水平受到多种信号通路的调控，如金属离子、氧化应激、细胞增殖等。
当细胞受到金属离子的刺激或者氧化应激等损伤时，细胞内的一种锌指蛋白MTF-1（Metal Regulatory Factor-1）被激活并结合到MT的启动子上，激活MT的转录，从而增加MT的合成。
MT的合成和降解也受到其他信号通路的调控，如Nrf2-Keap1通路、HIF-1α通路等。
金属硫蛋白在重金属解毒过程中起到重要的作用。
MT能够结合和螯合多种金属离子，如锌、铜、镉、汞等，从而限制这些重金属离子对细胞的毒性作用。
MT与金属离子的结合还能够减少这些金属离子的反应性，从而保护细胞免受氧化应激的损伤。
MT还能够参与细胞内金属离子的运输和分配，从而调控细胞内金属离子的平衡和代谢。
近年来，金属硫蛋白调控及其重金属解毒功能的研究取得了许多进展。
通过利用分子生物学、生化和遗传学的方法，已经鉴定和克隆出了多种MT基因，并对MT的结构、功能以及调控机制进行了深入研究。
对MT在重金属解毒过程中的作用机制和生物学功能也有了更加深入的了解。
研究人员通过构建MT基因敲除小鼠模型，揭示了MT在重金属解毒和抗氧化应激中的重要作用。
人们还发现MT在许多疾病中具有重要的生物学功能，如癌症、神经系统疾病、心血管疾病等。
对MT调控及其重金属解毒功能的研究对于理解人类健康和疾病发生发展具有重要的意义。
金属硫蛋白是一类重要的小分子蛋白质，在细胞内参与对金属离子的调控和代谢，并具有重金属解毒功能。
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究进展
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究进展
金属硫蛋白是一类含有金属离子和硫原子的蛋白质，具有调控金属离子代谢和解毒重
金属的功能。
近年来，人们对金属硫蛋白的调控机制和重金属解毒功能进行了大量的研究，取得了一系列的进展。
金属硫蛋白在生物体内广泛存在，在不同的生物体和组织中有不同的类型和数量。
金
属硫蛋白主要通过富含硫氨基酸（如半胱氨酸和甲硫氨酸）的结构域与金属离子结合。
金
属硫蛋白的结构和功能一直以来都是研究的焦点之一。
金属硫蛋白对金属离子代谢的调控作用主要体现在其对金属离子的存储、转运和分配
过程中。
金属硫蛋白能够将金属离子与细胞内其他蛋白质和代谢产物形成络合物，保护金
属离子免受环境胁迫和氧化损伤。
金属硫蛋白与金属离子的结合还能改变金属离子的化学
性质和生物活性，调控其在细胞内的功能和代谢。
近年来的研究表明，金属硫蛋白的调控和解毒功能与多个信号通路和分子机制密切相关。
金属硫蛋白的合成和降解过程受到一系列转录因子和转录调节子的调控。
金属硫蛋白
还能与其他蛋白质和代谢产物相互作用，参与多种细胞过程和生理功能。
一些研究还发现，特定的基因突变和表达异常与金属硫蛋白的功能障碍和重金属中毒有关。
金属硫蛋白的调控和解毒功能是多种因素和机制的综合作用的结果。
对金属硫蛋白的
调控机制和重金属解毒功能的深入研究，不仅有助于揭示生物体金属离子代谢和重金属毒
性的分子机制，还为开发新的重金属解毒剂和治疗相关疾病提供了理论基础。
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究进展
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究进展金属硫蛋白是一类含硫、富含蛋白质的小分子化合物，它们在维持细胞稳态、重金属解毒、参与胚胎发育及响应氧化应激等多个生物学过程中发挥着重要的作用。
本文将就金属硫蛋白在重金属解毒及调控中的研究进展进行综述。
金属硫蛋白是一类基因家族，其结构与功能多样化。
在生物内部，金属硫蛋白可与重金属结合形成稳定、无毒的配合物，从而起到解毒作用。
对于许多有毒金属，包括汞、铅、镉、银、铋等，金属硫蛋白都可以形成配合物，从而减少它们对生物体产生的毒性。
此外，金属硫蛋白还参与了细胞内大量重要酶的活性调节，如抑制DNA逆转录酶、胰岛素样生长因子和核内一些锌指蛋白等的活性，这些功能都是通过金属硫蛋白与重金属物质结合所引起的。
许多研究表明，金属硫蛋白在响应其他环境应激如氧化应激、Nutrient starvation、负重量、感染等方面也具有调控作用，并与疾病的发生和发展等生理和病理过程密切相关。
例如，鱼类金属硫蛋白可以在水体重金属浓度增加时显著上调，从而减轻生物受到的污染；人体的金属硫蛋白在癌症、神经退行性疾病、代谢紊乱等疾病中也有作用。
最近的研究还显示金属硫蛋白能够调控硒和铜之类的基本营养素，提示金属硫蛋白参与了生物体内广泛的代谢调控过程。
金属硫蛋白的研究至今已有半个多世纪之久，金属硫蛋白的功能得到了超分子化学、生物化学、分子生物学、生物物理学等多个方向的深入研究。
为了更好地探究金属硫蛋白的作用机制，一些新的研究策略和技术层出不穷。
例如，利用现代生物传感技术和基因工程手段，可以构建金属硫蛋白的高灵敏传感器和质谱学检测方法，探讨金属硫蛋白的表达机制、调控途径及其与重金属、抗氧化物质等相互作用的动态过程。
此外，利用基因修饰、突变、敲除等手段，还可以研究金属硫蛋白的种类、含量与细胞生物学、生理学、病理学特征之间的关系，为逐步揭示金属硫蛋白在生命科学中的重要作用提供更加深入的认识。
综上所述，金属硫蛋白在生物体内发挥着调控和解毒的多重功能。
金属硫蛋白的研究进展
金属硫蛋白的研究进展李停停;宗婧婧;高学慧;陈雪昌;孟春英;张小军;李乐【摘要】金属硫蛋白(MT)是一类富含半胱氨酸、具有金属结合特性、广泛存在于动物、植物、微生物体内一类低分子量多功能诱导性蛋白.MT具有清除自由基、调节生物体内微量元素浓度、参与重金属的解毒的作用,参与激素的调节、细胞代谢的调节,在细胞增殖分化控制中都有重要作用.就金属硫蛋白的理化性质、提取纯化技术、检测技术、生物学功能等研究进展及应用前景进行综述,以期为其开发应用提供参考依据.【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2018(046)025【总页数】4页(P15-18)【关键词】金属硫蛋白;理化性质;分离纯化;检测技术;应用前景【作者】李停停;宗婧婧;高学慧;陈雪昌;孟春英;张小军;李乐【作者单位】浙江海洋大学,浙江舟山316021;浙江省海洋水产研究所,浙江舟山316021;浙江海洋大学,浙江舟山316021;浙江省海洋水产研究所,浙江舟山316021;浙江海洋大学,浙江舟山316021;浙江省海洋水产研究所,浙江舟山316021;浙江省海洋水产研究所,浙江舟山316021;浙江省海洋渔业资源可持续利用技术研究重点实验室,浙江舟山316021;浙江省海洋水产研究所,浙江舟山316021;浙江省海洋渔业资源可持续利用技术研究重点实验室,浙江舟山316021;浙江省海洋水产研究所,浙江舟山316021;浙江省海洋渔业资源可持续利用技术研究重点实验室,浙江舟山316021;中国水产科学研究院,北京100141【正文语种】中文【中图分类】Q51金属硫蛋白(metallothionein,MT)是一类广泛存在于生物中的低分子质量(6～7 kD)、无芳香族氨基酸、富含金属与半胱氨酸(Cys 20%～30%)的独特生物学特性的金属结合蛋白[1]。
1957年，美国科学家Margoshes和Vallee最早从马肾中分离得到金属硫蛋白，继1975年Prinz从酿酒酵母中分离得到Cu-MT后，1977年科学家又从大豆的根中分离出富含Cd2+的类金属硫蛋白[2-3]。
金属硫蛋白作为重金属污染生物标志物的研究进展
农业环境科学学报２００９，２８（３）：４２５－４３２ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｇｒｏ—ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅ金属硫蛋白作为重金属污染生物标志物的研究进展陈春－，周启星１，２（１．南开大学环境科学与工程学院环境污染过程与基准教育部重点实验室，天津３０００７１；２．中国科学院沈阳应用生态研究所陆地生态过程重点实验室，辽宁沈阳１１００１６）摘要：金属硫蛋白（ＭＴ）是一类普遍存在于生物体内的低分子量、富含半胱氨酸、热稳定性、可诱导型非酶蛋白，具有维持生物体内金属含量动态平衡和重金属解毒作用双重机制。
大量研究表明，ＭＴ可作为重金属污染的生物标志物，用来预测生物体受重金属暴露的状况和重金属污染的压力，且对制定预防性的管理措施、及时监控环境污染皆具有重要的现实意义。
本文根据国内外文献资料查阅及综合分析，主要阐述了金属硫蛋白的基本结构、多态性、生理功能及其作为生物标志物在环境污染检测与诊断方面的研究与应用。
并展望其今后研究方向。
关键词：金属硫蛋白；重金属；动态平衡；解毒；生物标志物中图分类号：Ｘ８３５文献标志码：Ａ文章编号：１６７２－２０４３（２００９）０３—０４２５－０８ＲｅｓｅａｒｃｈｉｎｇＡｄｖａｎｃｅｉｎＭｅｔａｌｌｏｔｈｉｏｎｅｉｎａｎｄＩｔｓＢｉｏｍａｒｋｅｒｏｆＨｅａｖｙＭｅｔａｌＣｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎＣＨＥＮＣｈｕｎｌ．ＺＨＯＵＱｉ－ｘｉｎｇ啦（１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｏｌｌｕｔｉｏｎＰｒｏｃｅＢｓａｎｄＣｒｉｔｅｒｉａ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒ－ｉｎｇ，ＮａｎｋａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００７１，Ｃｈｉｎａ；２．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＴｅｒｒｅｓｔｒｉａｌＥｃｏｌｏｇｉｃａｌＰｒ（圮ｅｓｓ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｐｐｌｉｅｄＥｃｏｌｏｇｙ，ＣｈｉｎｅｓｅＡ—ｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１００１６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｅｔａｌｌｏｔｈｉｏｎｅｉｎｓ（ＭＴ）ａｒｅｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓ，ｎｏｎ－ｅｎｚｙｍａｔｉｃｐｒｏｔｅｉｎｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙｌｏｗｍｏｌｅｃｕｌａｒｗｅｉｇｈｔ，ｃｙｓｔ－ｅｉｎｅ－ｒｉｃｈ，ｈｅａｔｓｔａｂｉｌｉ—ｔｙ，ｍｅｔａｌ—ｉｎｄｕｃｅｄ．ｂｉｔｐｌａｙｓｔｈｅｄｏｕｂｌｅｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｌｙｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ，ｍａｉｎｌｙｉｍｐｌｉｃａｔｅｄｉｎｅｓｓｅｎｔｉａｌｍｅｔａｌｓｈｏｍｅｏｓｔａｓｉｓａｎｄｔｏｘｉｃｔｒａｃｅｍｅｔａｌｄｅｔｏｘｉｆｉｃａｔｉｏｎ．Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ．ｉｔｗａｓｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｔｏｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔＭＴＷａＳｕｓｅｄａｆｔ，ａｓｕｉｔａｂｌｅｂｉｏｍａｒｋｅｒｏｆｍｅｔａｌｔｏｘｉｃｉｔｙｏｒｅｘｐｏｓｕｒｅ，ｉｔｃｏＩｌｌｄｅ—ｖａｌｕａｔｅｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｈｅａｖｙｍｅｔａｌｅｘｐｏｓｕｒｅａｎｄｐｏｌｌｕｔｉｏｎｓｔｒｅｓｓ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ．ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｂｉｔｂｉｏｍａｒｋｅｒｗｏｕｌｄｅｎａｂｌｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌａ－ｇｅｎｃｉｅｓｏｒｌｅｇｉｓｌａｔｏｒｓｔｏｔａｋｅｐｒｅｃａｕｔｉｏｎａｒｙｍｅａｓｕｒｅｓａｎｄｒｅａｌ－ｔｉｍｅｍｏｎｉｔｏｒｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｐｏｌｌｕｔｉｏｎ．Ｉｎｔｈｉｓｒｅｖｉｅｗ，ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｉｓｏｆｏｎｍａｎｄｂｉｏｂｇｉｃａｌｒｏｌｅｏｆＭＴｗｏｕｌｄｂｅｍｅｎｔｉｏｎｅｄ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ａｂｒｉｅｆｏｖｅｒｖｉｅｗｏｆｔｈｅＵｓｅｏｆＭＴａｓａｂｉｏｍａｒｋｅｒｗａｓｉｎｃｌｕｄｅｄｔｈｅｓｏｉｌｅｃｏｔｏｘｉｃｏｌｏｇｙ，ａｑｕａｔｉｃｅｃｏｔｏｘｉｃｏｌｏｇｙａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｈｅａｌｔｈ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｐｒｏｓｐｅｃｔａｎｄｆｕｔｕｒｅｏｆｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＯｆＭＴｂｉｏｍａｒｋｅｒｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｅｔａｌｌｏｔｈｉｏｎｅｉｎｓ；ｈｅａｖｙｍｅｔａｌ；ｈｏｍｅｏｓｔａｓｉｓ；ｄｅｔｏｘｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｂｉｏｍａｒｋｅｒ金属硫蛋白（ｍｅｔａｌｌｏｔｈｉｏｎｅｉｎ，ＭＴ）的化学名称为金属硫组氨酸三甲基内盐，是一类普遍存在于生物体内的低分子量（６—７ｋＤａ）、富含半胱氨酸、热稳定性、可诱导型非酶蛋白Ｉ”。
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究进展
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究进展金属硫蛋白是一类富含硫氨基酸残基（如半胱氨酸和甲硫氨酸）的蛋白质家族，其主要功能是参与金属离子的结合和转运，同时也起到了重金属解毒的作用。
这些蛋白质在细胞内起到了重要的调控作用，控制了金属离子的浓度和在细胞内的分布，并参与了许多重要的生理过程。
对金属硫蛋白的调控机制的研究表明，其转录和翻译水平是最主要的调控方式。
在转录水平上，研究发现许多转录因子可以结合到金属硫蛋白基因的启动子区域，调控其基因表达。
金属响应元件（MREs）是一类可以与金属响应转录因子结合的DNA序列，这些转录因子可以受金属离子的浓度和种类的影响，来调控金属硫蛋白基因的转录。
一些转录因子还可以受其他信号通路的调控，如氧化应激等，来影响金属硫蛋白的表达。
在翻译水平上，研究发现金属硫蛋白的合成受一系列转录因子和转化因子的调控。
这些因子可以通过不同的机制来选择性地增加或降低金属硫蛋白的合成速率。
金属硫蛋白的调控机制对于维持细胞内金属离子平衡和解毒具有重要的意义。
金属离子是细胞内许多重要酶的辅助因子，也是许多代谢途径中必需的成分。
过量的金属离子会对细胞造成严重的损伤，甚至导致细胞死亡。
金属硫蛋白通过结合和转运金属离子，调控其在细胞内的浓度，从而避免了金属离子对细胞的损伤。
金属硫蛋白还可以结合一些重金属离子，如汞、铅等，形成稳定的络合物，从而减少了重金属的毒性。
金属硫蛋白还可以与其他金属离子之间发生相互作用，调控其在细胞内的分布和代谢。
最近的研究还发现，金属硫蛋白可能参与调控细胞的凋亡和抗氧化应激能力。
许多研究表明，金属硫蛋白的表达水平在氧化应激条件下会显著增加，从而增强了细胞对氧化应激的抵抗能力。
金属硫蛋白还可以通过调节一些凋亡相关分子的表达，参与细胞凋亡的调控。
这些研究为金属硫蛋白在抗氧化应激和细胞生存中的作用提供了一些新的线索。
金属硫蛋白是一类重要的蛋白质家族，参与了金属离子的结合和转运、重金属解毒以及细胞凋亡和抗氧化应激等生理过程。
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究进展
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究进展金属硫蛋白是一类富含半胱氨酸和硫氨酸的蛋白质，具有较高的结合亲和力，可以与多种金属离子结合形成金属硫蛋白络合物。
金属硫蛋白在生物体内起到调控金属离子代谢和解毒的重要作用。
本文将对金属硫蛋白的调控机制以及它在重金属解毒中的功能进行综述。
金属硫蛋白是一类具有高度保守性的蛋白质，广泛存在于真核生物、原核生物以及古菌等生物体中。
它们的特征在于含有一系列的硫氨酸和半胱氨酸残基，这些残基可以与金属离子形成蛋白金属硫蛋白络合物。
金属硫蛋白主要包括金属硫蛋白A(Metallothionein A, MT-A) 和金属硫蛋白B(Metallothionein B, MT-B)两个家族。
它们在不同物种中的表达量和功能可能有所不同，但都具有较高的亲和力和特异性，能够结合多种重金属离子，如锌(Zn)、铜(Cu)、镉(Cd)等。
金属硫蛋白的调控机制十分复杂，包括转录、翻译后修饰以及蛋白功能等多个层面的调控。
转录调控是金属硫蛋白表达的主要调控方式。
在金属离子浓度升高的环境下，金属硫蛋白基因的启动子区域会与一些转录因子结合，进而促进金属硫蛋白基因的转录。
翻译后修饰也对金属硫蛋白的表达和功能发挥起到重要作用。
一些研究发现，磷酸化、乙酰化、甲基化等修饰方式可以改变金属硫蛋白的结构和功能。
金属硫蛋白的还原状态和氧化状态也会影响其与金属离子的结合能力。
金属硫蛋白在重金属解毒中发挥着重要的作用。
由于金属硫蛋白具有高度的结合亲和力，它们可以与重金属离子结合形成金属硫蛋白络合物，从而减少重金属离子对细胞内的损害。
金属硫蛋白还可以结合一些重金属离子的还原态，如Cd2+被还原为Cd+，从而减少了重金属离子在细胞内的毒性。
金属硫蛋白还能够促进重金属离子的转运和排泄，从而减少了它们在体内的积累和毒性。
近年来，金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究取得了一系列重要的进展。
一些研究发现，金属硫蛋白不仅在细胞内发挥作用，在细胞外环境中也具有重要的功能。
金属硫蛋白的研究现状及进展
摘要：金属硫蛋白是一类存在于生物中低分子量，富含半胱氨酸、不含芳香氨基酸的金属结合蛋白质。
对金属硫蛋白的结构、4种类型，以及其重金属解毒、清除自由基、氧化应激等功能和开发利用进行了简要概述，对金属硫蛋白在各种疾病方面的研究进行介绍，同时对金属硫蛋白的开发利用进行了展望。
关键词：金属硫蛋白；氧化应激；重金属解毒；疾病；开发利用中图分类号：Q51文献标志码：A doi：10.16693/ki.1671-9646（X）.2019.09.018（1.College of Life Sciences，South-central University for Nationalities，Wuhan，Hubei430074，China；2.Institute of Food and Nutrition Development，Ministry of Agriculture，Beijing100081，China）Metalllothionein is a kind of metal-bound protein with low molecular weight，rich in cysteine and no aromatic amino acids.In this paper，the structure，four types of metallothionein，its functions of heavy metal detoxification，free radical scavenging，oxidative stress and its development and utilization were briefly reviewed.The research of metallothionein in vari-ous diseases was emphatically introduced.Finally，the developmen and utilization of metallothionein were prospected.metallothionein；oxidativestress；heavymetaldetoxification；diseases；development and utilization0引言金属硫蛋白（Metallothionein，MT）是一类存在于动植物及微生物中低分子量，富含半胱氨酸、不含芳香氨基酸的金属结合蛋白质[1]。
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究进展
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究进展金属硫蛋白是一类富含半胱氨酸和金属离子的蛋白质，可通过调控金属离子的稳定和转运参与多种生物过程。
金属硫蛋白也具有重金属解毒的功能。
本文将通过综述已有的研究，探讨金属硫蛋白调控及重金属解毒功能的研究进展。
金属硫蛋白主要有金属硫蛋白A (MTA)、金属硫蛋白B (MTB)、金属硫蛋白M (MTM) 等亚型，它们分布在细胞质中，参与金属离子的稳定和转运过程。
研究表明，金属硫蛋白能够通过与金属离子的配位结合，提高金属离子的稳定性，减少其对生物体的有害效应。
金属硫蛋白还能够促进金属离子的转运，参与金属离子在细胞内的分布和运输。
金属硫蛋白的基因表达受到多种调控因子的影响。
研究发现，金属硫蛋白基因的表达受到金属离子浓度、氧化应激和细胞周期等因素的调控。
金属硫蛋白基因在金属离子浓度较高或氧化应激情况下的表达水平往往增加，从而增强金属硫蛋白对金属离子的稳定性和转运能力。
金属硫蛋白还具有重金属解毒的功能。
重金属是一类对生物体有害的物质，对细胞膜、DNA和蛋白质等生物大分子具有毒性。
金属硫蛋白能够与重金属结合，形成金属硫蛋白-重金属配合物，从而减少重金属离子对生物大分子的损害。
研究发现，金属硫蛋白的表达水平与重金属浓度呈正相关，说明金属硫蛋白在重金属解毒过程中发挥着重要的作用。
近年来，研究者对金属硫蛋白调控及重金属解毒功能的研究取得了一系列的进展。
通过基因工程技术，研究人员成功构建了金属硫蛋白的转基因植物和动物模型，从而深入研究金属硫蛋白的生物学功能。
研究者通过基因敲除和过表达技术，探究金属硫蛋白在细胞内的调控机制。
一些研究还发现金属硫蛋白在抗氧化应激和细胞凋亡等生物过程中的作用机制。
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究进展
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究进展1. 引言1.1 金属硫蛋白的定义金属硫蛋白是一类含有硫原子和金属离子的蛋白质分子，广泛存在于生物体内，包括植物、动物和微生物等。
金属硫蛋白具有良好的金属结合能力和稳定性，能够与各种金属离子形成稳定的配合物。
其结构特征主要包括含有半胱氨酸、半胱胺酸和甲硫氨酸等硫氨基酸残基，这些残基能够与金属离子形成硫金键。
金属硫蛋白在生物体内扮演着重要的角色，参与了许多生物过程，如金属离子的运输、储存和代谢等。
金属硫蛋白还能够对抗重金属等有害物质的侵害，起到一定的解毒作用。
由于金属硫蛋白在生物体内具有重要的生物学功能，因此对其调控机制和作用机制的研究十分重要。
金属硫蛋白的研究不仅有助于深入了解生物体内金属代谢的调控机制，还有助于开发相关的环境修复和生物技术应用。
1.2 重金属污染及其危害重金属污染是指铅、镉、汞等重金属元素在环境中超过自然界背景含量，并对生物体造成危害的现象。
重金属污染主要来源于工业排放、农药使用、废水排放等活动。
重金属在生物体内无法被代谢、消除，会积聚在体内，引起一系列的毒副作用。
铅可影响中枢神经系统、肾脏、血液及神经系统；镉可导致骨骼疾病、肝脏损害、肾脏损伤等；汞则对神经系统造成严重损害。
重金属污染不仅危害人类健康，还对生态环境产生负面影响，对植物、动物、微生物造成毒害，破坏生态平衡。
1.3 金属硫蛋白在重金属解毒中的作用金属硫蛋白在重金属解毒中发挥着重要的作用。
随着工业化进程的加快，地球表面的生态环境受到了严重的污染，其中重金属污染已成为严重的环境问题。
重金属如镉、铅、汞等对生物体具有较强的毒性，会对细胞结构和功能造成严重的损害。
而金属硫蛋白则可以通过与重金属结合形成不活性化合物，从而减少重金属对生物体的毒性。
金属硫蛋白在细胞内的含量和活性对于细胞对重金属的抗性起着至关重要的作用。
研究发现，在受到重金属胁迫时，生物体会增加金属硫蛋白的合成，以应对外界环境的挑战。
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究进展
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究进展金属硫蛋白是一类广泛存在于生物体中的蛋白质，它们具有特殊的结构和功能，能够与金属离子结合，并参与细胞内重金属的调节和解毒过程。
近年来，关于金属硫蛋白调控及重金属解毒功能的研究取得了许多进展，本文将对这方面的研究进展进行概述和分析。
一、金属硫蛋白的结构与功能金属硫蛋白是一类含有硫氨基酸（半胱氨酸和囊氨酸）与金属离子结合的蛋白质，主要包括金属硫囊蛋白、金属硫酵母蛋白和金属硫激活因子等亚类。
它们在细胞内起着重要的生物学功能，包括金属离子的转运、储存和代谢调控等。
金属硫蛋白对细胞内金属离子的平衡扮演着重要的角色。
一方面，金属硫蛋白可以与金属离子结合，形成金属硫蛋白复合物，从而调节金属离子在细胞内的浓度和活性，避免金属离子的过量积累对细胞产生毒性作用；金属硫蛋白还能够参与金属离子的转运和储存，保持细胞内金属离子的平衡。
金属硫蛋白还参与细胞内的抗氧化应激反应。
细胞内的氧化应激会导致金属离子的释放和产生过氧化物质等有害物质，而金属硫蛋白可以通过与过氧化物质结合和调节金属离子的状态等多种途径，保护细胞内结构和功能的完整性。
金属硫蛋白在细胞内起着非常重要的调节作用，它们不仅参与金属离子的代谢和存储，还能够保护细胞免受金属离子和氧化应激的损害，因此对于维持细胞内稳态和生命活动具有不可替代的作用。
重金属是一类对生物体有害的金属元素，包括汞、铅、镉等，它们可以通过食物链等途径进入生物体内，对生物体的生理和生态系统造成严重的危害。
金属硫蛋白能够参与重金属的结合和转运，发挥重金属解毒的作用，成为细胞内的“重金属清道夫”。
金属硫蛋白在重金属的解毒过程中还能够参与一系列生物化学反应，包括参与细胞内的氧化还原反应、调节有关酶的活性、参与DNA修复等，保护细胞内结构和功能的完整性。
金属硫蛋白的重金属解毒功能对于维持细胞内重金属平衡和生物体的生存具有重要的意义，它们是细胞内解毒系统中不可或缺的重要组成部分。
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究进展
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能研究进展金属硫蛋白是一类含有高浓度硫氨基酸残基的金属结合蛋白，其在细胞内起着重要的调控作用。
它能够与金属离子结合形成稳定的金属硫蛋白复合物，并参与到细胞内的多种生物过程中。
金属硫蛋白还具有重金属解毒功能，能够参与到细胞对有害重金属离子的清除和排出中。
经过多年的研究，我们对金属硫蛋白的调控机制有了初步的了解。
以人类为例，我们发现金属硫蛋白的合成受到多个因素的调控，其中包括细胞内金属离子水平的变化、氧化应激等。
在金属硫蛋白的合成过程中，包括一系列的转录调控、翻译调控和修饰修复调控等。
这些调控机制的破坏可能导致金属离子的异常积累，从而导致细胞功能紊乱。
金属硫蛋白在重金属解毒中起着重要作用。
重金属是指具有较高密度和毒性的金属元素，如铅、汞、镉等。
这些重金属离子可以进入细胞内，与细胞内的各种生物分子结合，干扰细胞功能并导致疾病的发生。
金属硫蛋白能够通过与重金属离子结合形成稳定的金属硫蛋白-重金属离子复合物，从而将重金属离子转移至细胞内的体内质网或高分子物质中，减少重金属离子对细胞内其他生物分子的干扰。
金属硫蛋白还能够和细胞内的氧化还原系统相互作用，抵御氧化应激，减少重金属引发的生物氧化损伤。
近年来，金属硫蛋白的研究取得了一系列重要的进展。
通过利用生物技术方法，我们成功克隆了多个金属硫蛋白基因，解析了其基因结构和调控机制，并利用基因工程手段成功构建了突变金属硫蛋白基因的模式生物体。
我们还发现金属硫蛋白在细胞内的定位和分布具有时空特异性，与其功能密切相关。
金属硫蛋白的结构与功能研究也取得了突破，揭示了其在金属结合和解毒过程中的分子机制，并发现了与多种疾病相关的突变金属硫蛋白。
金属硫蛋白调控及重金属解毒功能的研究进展为我们深入了解其生物学功能和作用机制提供了重要线索。
虽然目前我们对金属硫蛋白的功能和调控机制还了解尚浅，但相信随着科技的进步和研究的不断深入，我们将进一步揭示金属硫蛋白的功能和应用价值，为重金属污染的防治提供理论依据和技术支持。
植物金属硫蛋白及其重金属解毒机制研究进展
遗 传HEREDIT AS (Beijing )28(3):375～382,2006专论与综述收稿日期:20050907;修回日期:20051116基金项目:山东省自然科学基金资助项目(编号:Z2002D06)[Supported by Natural Science Foundation of Shandong Province (No.Z2002D06)]作者简介:全先庆(1968—),男,副教授,博士研究生。
研究方向:植物耐逆基因工程通讯作者:毕玉平(1961—),男,研究员,博士生导师。
研究方向:植物遗传发育。
Tel :0531283179842;E 2mail :yuping 2bi @ 植物金属硫蛋白及其重金属解毒机制研究进展全先庆1～3,张洪涛1,2,单 雷2,毕玉平1,2(1.山东师范大学生命科学学院,济南250014;2.山东省农业科学院高新技术研究中心山东省生物与畜禽品种改良生物技术重点实验室,济南250100;3.山东临沂师范学院生命科学学院,临沂276000)摘 要:金属硫蛋白是一类分子量较小、富含Cys 的金属结合蛋白,广泛分布于生物界。
近年来从植物中克隆到许多编码金属硫蛋白的基因,并在研究基因表达模式、组织表达特异性以及基因结构,如启动子、内含子在染色体上的定位等方面取得了一定进展,但对其功能的研究还处于起步阶段。
很多实验表明,植物金属硫蛋白可以通过其大量的Cys 残基螯合重金属并清除活性氧,使植物免受氧化损伤。
文章介绍了植物金属硫蛋白的分类、特征、基因结构及其在植物重金属解毒中的作用。
关键词:植物金属硫蛋白;基因结构;表达特性;重金属;活性氧中图分类号:Q94312 文献标识码:A 文章编号:0253-9772(2006)03-0375-08A d va nc e s i n Pla nt Me t all ot hi o nei n a n d It s He a v yMe t al De t o xific a ti o n Me c ha nis msQUAN X ian 2Qing 1～3,ZH ANG H ong 2Tao 1,2,SH AN Lei 2,BI Y u 2Ping 1,2(1.College of Life Sciences ,Shandong Normal University ,Ji ′nan 250014,China ;2.H igh 2Technology Research Center ,Shandong Academy of Agricultural Sciences ,Key Laboratory for Genetic Improvement of Crop Animal and Poultry of Shandong Province ,Ji ′nan 250100,China ;3.College of Life Sciences ,Linyi Normal University ,Linyi 276000,China )Abs t ra ct :Metallothioneins ,which widely distribute in eukaryotic and prokaryotic organisms ,are a class of cystein 2richand heavy metal 2binding proteins with low molecular weights.Many genes encoding plant metallothioneins have been cloned in the past years.There is certain progre ss on the expression patterns ,tissue specificities and structures of the se gene s such as the loci of promoters and introns in chromosomes ,however ,their exact functions remain unknown.The expre ssions of many plant metallothionein gene s under environmental stre sse s suggested that they may function in both metal chaperoning and scavenging of reactive oxygen specie s with their large number of cysteine re sidue s to pro 2tect plants from oxidative damage.The classification ,characteristics ,gene structure of plant metallothioneins ,and re 2cent advances in heavy metal detoxification are summarized in detail.Ke y w or ds :plant metallothionein ;gene structure ;expression patterns ;heavy metal ;reactive oxygen species 非必需重金属元素和过量的必需重金属元素对植物的生长和发育都是有害的,植物在长期的进化过程中形成了独特的耐受重金属胁迫的反应机制,金属硫蛋白和植物络合素等络合剂对重金属离子的螯合作用是一个重要方面。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
现代化工 Modern Chemical Industry
第 34 卷第 6 期 2014 年 6 月
金属硫蛋白应用于重金属吸附的研究进展
* 汤晓燕， 袁文杰 陈丽杰 ， ( 大连理工大学生命科学与技术学院， 辽宁 大连 116024 )
摘要： 金属硫蛋白是一类广泛存在于生物体的金属结合蛋白， 因其具有独特的螯合某些金属离子的功能， 近年来关于金属 硫蛋白在重金属吸附方面的研究日益受到关注 。综述了金属硫蛋白的分子结构及其在重金属吸附方面的国内外研究进展， 分 析了金属硫蛋白在重金属吸附研究中存在的问题， 并对未来金属硫蛋白在重金属吸附领域的应用进行了展望。 关键词： 金属硫蛋白； 重金属； 生物吸附 中图分类号： X17 文献标志码： A 文章编号： 0253 － 4320 （ 2014 ） 06 － 0032 － 05
2+ 2+
10. 0% ～ 45. 0% ， 其中， 不同来源的金属硫蛋白在细
2+ 胞质表达的重组菌株对 Cd 的吸附率由大到小的
来源于鱼 顺序为来源于人的金属硫蛋白重组菌株 、 的金属硫蛋白重组菌株、 来源于鼠的金属硫蛋白重 组菌株， 而不同来源的金属硫蛋白在细胞周质表达
2+ 的重组菌株对 Cd 的吸附率由大到小的顺序为来
2+ 金属硫蛋白表达位置及其来源对 Cd 吸附存
Kao 等 在比较大的影响，
［11 ］
分别在大肠杆菌 DH5 α
仅对 Cd
2+
（ E. coli DH5 α） 的细胞质和细胞周质内表达哺乳动 物和鱼类的金属硫蛋白， 以期进一步提高吸附剂对 Cu2 + 、 Cd2 + 和 Zn2 + 的吸附效率。 研究结果表 Pb2 + 、 明， 金属硫蛋白的表达可以不同程度地提高大肠杆
注： a 为细胞质； b 为细胞周质； c 为细胞表面； d 为叶绿体。
于人的金属硫蛋白基因 hMT －IA 的 3 个重复序列与 谷胱甘肽 S 转移酶融合表达在大肠杆菌 BL21 DE3
2+ 细胞内， 基因重组菌株对 Cd 的吸附率可以达到
56. 6 nmol / mg 细胞干重， 是对照菌株的近 10. 6 倍。
［3 ］
基酸序列相似， 但是不同来源金属硫蛋白的氨基酸 的组成和分子质量存在一定的差异， 哺乳动物金属 硫蛋白一般包含 61 ～ 62 个氨基酸残基， 分子质量介 于 6 000 ～ 7 000 Da； 真核微生物的金属硫蛋白一般 包含 60 个左右氨基酸残基， 分子质量达到 2 000 ～ 10 000 Da； 而植物金属硫蛋白一般由 2 条或者多条 长 度 不 等 的 多 肽 链 构 成 的 低 聚 物， 分子质量为 10 000 ～ 13 800 Da。 金属硫蛋白的结构及金属硫蛋白中的半胱氨酸 含量对其结合某些金属离子有重要的影响 ， 以哺乳 动物为例， 哺乳动物金属硫蛋白的三级结构是由 α 和 β 2 个结构域组成， 蛋白质分子的氨基末端的 30 个氨基酸残基为 β 结构域， 羧基端 30 ～ 61 位的氨基 酸序列为 α 结构域， α 和 β 结构域通过赖氨酸残基 相连构成哑铃型
Cu
2+
大肠杆菌［11］ 恶臭假单胞杆菌 酿酒酵母 大肠杆菌
［13 ］ ［12 ］
ac c c
大肠杆菌［13］
［14 ］
， 拟南芥［14］
a， a ab a c ab a， a ab ab ac a
大肠杆菌［15］ 大肠杆菌［8］ 恶臭假单胞杆菌［16］ 大肠杆菌
［11 ］
Cd 是一种生物体非必需的金属元素 ， 能够与 O、 Cl、 S 等元素形成无机化合物而分布于自然界中 ， 其具有一定生理毒性。 Cd 对人体的器官会产生 2+ 危害， 急性的 Cd 中毒可以引起肺水肿、 急 脑出血、 性肝炎、 睾丸损伤等症状； 而 Cd 的长期累积可以 引起肾中毒、 骨坏死、 免疫毒性； 国际癌症研究机构 （ IAＲC ） 将其归为一种致癌物， 其可引起肺癌、 前列 腺癌、 注射部位及其他组织的癌症； 美国毒物管理委 员会（ ATSDＲ） 将其列为第 8 位危及人体健康的有 Cd 对微生物如酵母细胞的生长代 毒物质。此外， ［4 ， 7 ］ 。不同来源的金属硫蛋白被广泛 谢有抑制作用 应用于 Cd 的吸附研究如表 1 所示， 研究结果显 2+ 示， 金属硫蛋白的来源、 表达形式以及位置对 Cd 的吸附都存在影响。 由于金属硫蛋白易被原核生物中的蛋白水解酶 降解， 因此以融合蛋白的形式表达可以保持结构的 完整性和增加功能的稳定性， 进而提高金属硫蛋白 对 Cd 的吸附率和耐性。Chaturvedi 等 通过将来 源于极端嗜盐植物的金属硫蛋白基因 SbMT －2 融合 在谷胱甘 肽 S 转 移 酶 的 羧 基 端， 表达在大肠杆菌 BL21 DE3 细胞内， 与对照菌株比， 基因重组菌株不
源于鱼的金属硫蛋白重组菌株、 来源于人的金属硫
· 34·
现代化工
第 34 卷第 6 期
蛋白重组菌株、 来源于鼠的金属硫蛋白重组菌株 ， 这 说明不同来源的金属硫蛋白的金属离子结合域和活 性中心的构象在金属离子结合中起着重要作用 。由 于哺乳动物的金属硫蛋白上的 11 个半胱氨酸残基 2+ He Cu2 + 、 Pb2 + 等二价金属离子， 可以结合 4 个 Cd 、 把猴子的金属硫蛋白基因的 4 个重复序列分 别表达在恶臭假单胞菌细胞内和细胞表面 ， 前者对 等 Cd2 + 的吸附率是对照菌株的 2. 30 倍， 后者是对照菌 株的 3. 82 倍。 另一方面， 金属硫蛋白在细胞表面展示可以使 其与金属离子直接接触， 而有效解决了金属离子穿 过细胞壁或胞膜的屏障问题， 从而有效提高了菌体 2+ Kuroda 等［13］ 将酵 细胞对 Cd 的吸附速率和效率， 母金属硫蛋白通过 α 凝集素细胞表面展示系统表 2+ 达在酿酒酵母的细胞表面， 随后 Cd 的吸附率提高 至 27. 1 nmol / mg 细胞干重， 是空载对照的 12. 0 倍； Vida Tafakori 等通过 Lpp －OmpA 细胞表面展示系统 将 蓝 藻 金 属 硫 蛋 白 SmtA （ 来 源 于 细 长 聚 球 藻 PCC3601 ） 和 MtnA（ 来源于聚球藻属蓝藻） 表达在大 SmtA 重组菌株和 MtnA 肠杆菌 BL21 DE3 细胞表面， 2+ 重组菌株对 Cd 的吸附率分别是 20. 4 nmol / mg 和 26. 4 nmol / mg ， 其中金属硫蛋白 MtnA 含有 10 个半 胱氨酸残基和 6 个组氨酸残基， 而金属硫蛋白 SmtA 含有 9 个半胱氨酸残基和 3 个组氨酸残基 2. 2 Cu2 +
表1
金属 离子 Cd
2+
· 33·
Cu2 + ； β 结构域含有的 9 个半胱氨酸残基可以结合 3 2+ 2+ 2 +［6 ］ 。 个 Zn 或 Cd ， 或结合 5 ～ 6 个 Cu
金属硫蛋白在重金属吸附中的研究
表达宿主 大肠杆菌 大肠杆菌 大肠杆菌
［8 ］ ［9 ］ ［10 － 11 ］
金属硫蛋 白来源 海蓬子 四膜虫 人 鼠， 鱼 猴 酿酒酵母 聚球藻 木豆 羊
［5 ］
。金属硫蛋白是一类低分子质量的高半
胱氨酸含量、 无芳香族氨基酸组成及热稳定性较好 的非酶蛋白质， 值得注意的是， 其对金属离子具有较
2+ Zn2 + 、 Cd2 + 高亲合力， 可被某些重金属离子 （ Cu 、
等） 或 在 特 定 环 境 压 力 下 诱 导 表 达 。 更 为 重 要 的 是， 金属硫蛋白在清除自由基、 脱毒、 提高动物免疫 力、 参与微量元素储存和转运、 重金属吸附等方面有 着广泛的研究及应用
［4 ］
。 金属硫蛋白的空间结构研究
。 针对金属硫蛋白可强力
表明， 在这 2 个结构域内， 主要通过半胱氨酸的巯基 结合金属离子， α 结构域含有的 11 个半胱氨酸残基
2+ 2+ 或者结合 5 ～ 6 个 可以 结 合 4 个 Zn 或 Cd ，
本文中综述了金属硫蛋 结合某些金属离子的优势，
收稿日期： 2014 － 01 － 02 ； 修回日期： 2014 － 04 － 05 基金项目： 辽宁省科学技术计划项目（ 2012229008 ）
重金属被广泛应用于各种制造及加工工业， 包 、 、 、 、 、 括镀铬工业 冶金业 制革业 电镀业 木材防腐 采 矿业等
［1 ］
白的分子结构及其在重金属吸附方面的国内外研究 进展。
。重金属离子不能通过化学或者生物方
法处理而被降解， 其不仅可以永久存在于生态环境 中， 而且可以在食物链中积累， 因此重金属污染已经 成为当今世界严峻的环境问题之一
2+ 的耐受能力明显提高， 而且对 Cd 的吸 附能力也有提高； 相关研究表明， 四膜虫金属硫蛋白 2+ ［8 ］ 2+ 2+ 2+ 2+
海蓬子 蓝藻 人， 鼠， 鱼 木豆 羊
大肠杆菌［14］ ， 拟南芥［14］ 大肠杆菌［15］ 大肠杆菌
［15 ］
Hg
2+
羊 鱼 鼠 豌豆
大肠杆菌［17］ 大肠杆菌［18］ 大肠杆菌
Ｒesearch progress of biosorption of heavy metals by metallothioneins
TANG Xiaoyan，CHEN Lijie * ，YUAN Wenjie
（ School of Life Science and Biotechnology，Dalian University of Technology，Dalian 116024 ，China） Abstract： Metallothioneins， as a family of metalbinding proteins and derived from organisms， have attracted more and more attention recently due to its capacity of efficiently binding heavy metals． The molecular structure of metallothioneins is introduced． The latest research progress of biosorption of heavy metals by metallothioneins is reviewed． Challenges and prospects are also discussed． Key words： metallothioneins； heavy metals； biosorption