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。
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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