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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。
金属硫蛋白的生理作用张俊燕（化学化工学院云南师范大学昆明650500）摘要：金属硫蛋白（MT）在1987年根据MT命名委员会规定，具有：低分子量，6000-7000道尔顿，含有60~63个氨基酸残基；高金属含量，每个蛋白质分子可结合7~12个金属离子；氨基酸特征组成，半胱氨酸的含量占23%~33%，不含芳香族氨基酸和组氨酸；独特的氨基酸序列结构，即半胱氨酸残基的分布有特征性分布的保守性很强；所有的半胱氨酸残基均为还原态出现，并以金属离子通过巯基结合，从而具有金属巯基化合物的光谱特性；具有金属硫醇簇结构。
特征的蛋白质或多肽被称MT。
本文重点介绍金属硫蛋白在，清除自由基、解除重金属的毒素、抗辐射、调节机体内的微量元素等方面的生理作用。
关键词：金属硫蛋白、自由基、抗辐射、重金属、微量元素、生理作用。
引言：一、金属硫蛋白简介金届硫蛋白(metaHothioneins，MT)是一类富含金属与巯基的非酶蛋白，广泛存在于生物界它与“硬梆榔”的金属有着一种奇妙的亲缘关系．它能和许多金属元素结台成各种金属斑蛋白，所以又称为“重金属结台蛋白”。
二、金属硫蛋白的结构现代生化丹1f『技术的应用．使研究者对MT 的分干结构有了较深捌的了解不管从何种生物悼中分离出来的MT，分子量6000~7000，比一般蛋白质的分子量低，为低分子量蛋白质哺乳动物的MT分子一般为61～62个氨基酸残基所组成的多肽链。
其中含半胱氪酸20个，约占l／3；6～8个赖氪酸，7～10十丝氪酸在氨基酸末端是单一的乙酰甲硫氪酸在MT分子中，含有2个金属硫簇，分别螯合4个和3十二价金属离子。
金属离子与半胱氪酸残基的琉基共价结台令人惊奇的是．MT 的20个半胱氨酸琉基均处于还原状态[1]。
三、金属硫蛋白的一般特征经实验表明，金属硫蛋白具有很强抗热变性和抗蛋白酶消化作用，并且不宜失活，在0~4℃条件下可存活2-3年，在常温条件下也可保存1.5年[1]。
四、金属硫蛋白的生理作用1、解除重金属的毒性：MT的巯基基团（-SH）能强烈螯合有毒金属汞、银、铅、镉、砷、铬、镍等[2, 3]，其中螯合铅的强度比锌大200倍，而螯合镉的强度又比铅大10倍，并可将之排出体外，从而使它们无法毒害人体，同时对体内锌等微量元素无影响。
底栖动物对重金属生物有效性的研究进展陈爱华，张学辉，宋端阳（大连水产学院，大连，116023）E-mail：cahzls@摘 要:重金属污染物的排放和扩散造成了日益严重的环境污染，如何消除环境中的重金属污染物已成为国际性难题。
因此，研究底栖动物对重金属的生物降解，以尽快恢复和优化养殖环境，对我国海水养殖业健康发展以及滩涂、浅海和湿地资源的可持续利用具有重要的理论和现实意义。
并探讨了底栖动物机体对重金属的解毒机理，指出海洋底栖动物对重金属治理有着巨大的作用。
关键词：底栖动物 重金属 生物有效性重金属污染的范围广，持续时间长，又不易在生物物质循环和能量交换中分解[1], 并且能沿食物链转移富集、污染后不易被发现且难于恢复等特点，这使得重金属污染是近年渔业环境污染的公害之一，且形势十分严峻。
而现行的重金属工业治理技术，主要是采用物理化学方法，包括吸附、离子交换、膜和化学沉淀以及溶剂提取等，虽能达到一定的效果，但大多投资和运行费用较高且有的操作复杂而难以推广，对于大流域低浓度有害的重金属污染，更是难以处理。
金属污染及其治理是当前环境科学研究中的一个重要问题。
微生物和植物修复技术各存在优缺点，但对于受污染的海洋沉积物，微生物和植物技术在环境治理中还存在很大的局限性。
因此，研究快速消除重金属污染的方法，以尽快恢复和优化养殖环境，对我国海水养殖业健康发展以及滩涂、浅海和湿地资源的可持续利用具有重要的理论和现实意义。
多毛类是典型的沉积食性底栖动物，其对底质沉积物的摄食活动不仅维持着种群的丰度，也影响到沉积物的理化性质，是海洋生态食物链中的一个重要环节。
多毛类沙蚕可以很好地利用底质中的有机污染物和一些重金属转化为自身的生产力，它们作为海洋食物链中的一个分室既是生产单元，又能够净化底质，使系统内部的废弃物再利用和循环，增加环境生态效益,是海洋生态系统中生物净化的重要生物种类。
越来越多的研究表明，海洋底栖动物对污染沉积质治理有着巨大的作用，因此，发展多种生物类群的综合生态治理无疑会对海洋污染环境治理有着巨大功效。
金属硫蛋白(MT)分离纯化技术进展王 翔1,张大成1,李 婷1,王 玮1,任宏伟2,韩铁钢2,俞梅敏2 (11北京大学微电子学系,北京100871;21北京大学生命科学学院,北京100871)E2mail:wxiang@摘要:较全面地总结了近几年来金属硫蛋白最常见的分离纯化方法,并较详细地介绍了磁法分离纯化、芯片检测等新技术。
关键词:金属硫蛋白;分离纯化;蛋白质芯片中图分类号:R318 文献标识码:A 文章编号:167124776(2003)07/0820335203 Development of the purif ication for metallothionein(MT)WAN G Xiang1,ZHAN G Da2cheng1,L I Ting1,WAN G Wei1,Ren Hong2wei2,Han Tie2gang2,Yu Mei2min2(1.Instit ute of Microelect ronics,Peki ng U niversity,Beiji ng100871,Chi na;2.School of L if e Science,Peki ng U niversity,Beiji ng100871,Chi na)Abstract:Several purification methods of metallothionein(M T)used at present have been listed and compared.A new method of magnetic purification and protein chip analyze has also been in2 troduced.K ey w ords:metallothionein;purification;protein chip1 引 言金属硫蛋白(Metallothionein,M T)是一类低分子量、富含半胱氨酸的金属结合蛋白。
猪肝金属硫蛋白的提取方法发布时间： 2009年12月31日发布人：路简随风金属硫蛋白（简称MT）。
从1978年到1999年先后在瑞士、日本、美国共举行了四次国际专题研讨会，第五次国际专题研讨会于2005年10月在北京召开。
是国家自然基金资助项目,1995年联合国已将MT列入向世界各国推荐的生物技术产品。
由此可见从国内到国外对金属硫蛋白的研究、开发、推广、应用的高度重视。
一．国家对生物技术的重视。
金属硫蛋白（简称MT）。
从1978年到1999年先后在瑞士、日本、美国共举行了四次国际专题研讨会，第五次国际专题研讨会于2005年10月在北京召开。
是国家自然基金资助项目,1995年联合国已将MT列入向世界各国推荐的生物技术产品。
由此可见从国内到国外对金属硫蛋白的研究、开发、推广、应用的高度重视。
二．简介：金属硫蛋白（简称MT）该研究针对我国畜牧业持续发展和畜产品生产中存在的效率低、质量安全性差、资源浪费严重等关键问题，研究金属硫蛋白、小肽、氨基酸螯合物和半胱胺等生物活性物质在动物体内的消化、吸收、运转、分布和排泄规律，继而研制和开发优质环保型饲料及其添加剂，并在生产实践中推广应用，对促进畜牧业资源的合理配置和高效利用、提高畜产品的品质和安全性、确保畜牧业可持续发展具有重大意义。
该项目在我国率先采用同位素技术和分子生物学方法研究金属硫蛋白（MT）对肉质生理生化指标的影响以及半胱胺对猪生产性能、胴体品质、血液激素水平等影响；率先螯合出同位素标记的氨基酸金属螯合物65ZnMet；同时还创建了高精度定量检测动物体内MT的间接非竞争型ELISA法和多种氨基酸金属螯合物的螯合新工艺。
已经产生了显著的学术影响。
在深入系统研究三类生物活性物质对畜体营养功能的基础上，研发了利用生物活性物质对畜牧业和畜产品的高效、安全生产进行调控的配套技术。
专家一致认为，该项目技术成果整体上居同类研究的国际先进水平，其中用同位素技术研究金属硫蛋白和氨基酸金属螯合物在动物体内的代谢、存留分布；用分子生物学方法研究金属硫蛋白拮抗猪体内氧自由基机理；用血管、瘘管技术研究小肽对山羊门静脉血糖、血氨和血浆氨基酸的影响以及猪肝金属硫蛋白的诱导提取等研究居国际领先水平。
金属硫蛋白（MT）在农业动物养殖业中的应用研究进展薛元勋，孙建华，王慧*(山东省山东农业大学动物科技学院，山东，泰安，271018)摘要：金属硫蛋白（MT）是一类广泛存在于生物中的低分子量、富含金属和半胱氨酸，且能被金属或其它因素诱导生成的金属结合蛋白。
是一种具有天然生物活性的物质，具有广泛的生物学功能，其主要作用是：参与微量元素的储存、运输和代谢，重金属解毒，清理自由基，拮抗电离辐射，增强机体的免疫力和抗应激等，参与DNA的复制、转录和能量代谢的调节过程。
因此，MT对提高动物的抗应激能力和健康生长，以及提高畜产品的质量等都具有重要意义。
另外，MT 还可作为模型系统，应用于基因表达调控和基因工程研究领域。
本文综述了MT的结构、代谢特点、生物学功能和在养殖业中的应用，启示金属硫蛋白在养殖业中具有诱人的应用前景；MT在临床、重金属中毒与环境监测、临床应用和功能食品等方面也将有广阔的应用前景。
关键词：金属硫蛋白；养殖业；抗应激；诱导生成；应用前景金属硫蛋白(Metallothionein，MT)也称为金属硫氨酸甲基内盐，在正常生理条件下，金属硫蛋白主要是Zn或Zn、Cu结合蛋白，主要存在于动物的肝脏、肾脏、胰脏和小肠中，是一类低分子量、富含半胱氨酸、可被金属诱导的特异蛋白质。
1957年哈佛大学的Margoshes和Valee等在研究马肾脏蓄积镉的过程中首次发现并分离出MT，此后，在真核微生物、高等植物、原核生物等均发现有MT存在并能被分离出来。
在1997年的第四届国际MT会议上，被发现并确定氨基酸序列的MT共有170多种。
MT是一种具有天然生物活性的物质，具有广泛的生物学功能，涉及生物有机体的生长、发育、生殖、衰老、肿瘤发生、免疫、应激等各个方面。
其主要作用是：参与动物体内微量元素的储存、运输和代谢，解除重金属的毒性，清理体内自由基，拮抗电离辐射，增强机体的免疫力和抗应激能力，参与DNA的复制、转录和能量代谢的调节过程。
因此，MT在提高动物的抗应激能力、健康生长和提高畜产品的质量等方面具有十分重要的作用。
近年来，对MT的研究和应用已经涉及到农业、医药、保健、生物工程、环境保护等诸多领域。
MT的重要作用和应用价值逐步被重视，这为防治心血管疾病、遗传性疾病、风湿及类风湿疾病、抗肿瘤和抗衰老研究提供了新的途径。
对MT抗氧化和抗应激方面的研究尤其显示出了开发和利用金属硫蛋白的诱人前景。
1．金属硫蛋白的结构特征金属硫蛋白（MT）的化学名称为金属硫组氨酸三甲基内盐，是一种小分子的金属结合蛋白质。
一般而言，哺乳动物的MT的相对分子质量为6000～7000道尔顿，去金属后的硫蛋白(thionein)的相对分子质量为6000道尔顿左右。
其多肽链一般含有61～62个氨基酸残基，其中半胱氨酸（Cys）含量较高，有20个之多；有6～8个Lys，7～10个Ser，但不含芳香族氨基酸。
哺乳动物中存在4种MT异构体，即MT-Ⅰ、MT-Ⅱ、MT-Ⅲ和MT-Ⅳ。
其中MT-Ⅰ和MT-Ⅱ，存在于各种器官中；而MT-Ⅲ在脑组织中；MT-Ⅳ仅发现在鳞状上皮组织中。
诱导后，肝MT-Ⅰ和MT-Ⅱ主要结合锌，肾MT-Ⅰ和MT-Ⅱ主要结合镉、铜或锌；MT-Ⅲ和MT-Ⅳ主要结合锌和铜。
MT的氨基酸序列高度保守，“Cys—X—Cys”三肽序列是所有MT的特征序列。
MT结合金属的能力较强，一般含有4～12个金属，通过硫酯键与蛋白质结合并具有特征光谱，MT结合各种金属的能力顺序由高到低依此为：Hg(II)>Ag(I)>Cu(I)>Cd(II)>Zn(II)。
MT中的金属可以被脱去，脱去金属的硫蛋白在低pH值时较稳定。
MT中的Zn在pH3.5～4.5时能迅速释出，Cd在pH2.5～3.5时释出；而Cu在酸性条件下则形成Cu的不溶性聚合MT。
因此，MT 的存在形式及其稳定性与它是否结合了金属、所结合金属的种类以及环境的酸碱度（pH）密切相关。
2．MT的可诱导合成特性MT的合成具有高度的可诱导性，可被多种因素诱导。
李丽立等的实验表明，高剂量的锌能诱导MT在杜长大三元杂交猪肝脏内大量合成，最佳累计锌诱导剂量为330mg／kg。
在对家兔的诱导实验中也得到了相似的结果，诱导后兔肉、血浆、肝、肾、肺和小肠中的MT含量与对照组比较均有显著的提高(P<0.05)。
张建鹏等和柴春彦等的研究表明，同一剂量下锌诱导MT合成效果比铁和铜诱导MT合成效果好，比镉和银诱导MT合成效果差，但镉和银诱导合成的Cd-MT和Ag-MT结合比较牢固，其它金属不能置换Cd-MT和Ag-MT 中的Cd和Ag，因而不能起到重金属解毒的功能。
而锌诱导生成的Zn-MT能被多种金属置换，在重金属解毒方面起着重要作用；同时结合在MT中的Zn还能够行使其它生物学功能，因此,锌被公认为最安全、最有效的MT诱导剂。
MT的合成也可通过激素(糖皮质激素、胰高血糖素和肾上腺素等)、细胞因子（白细胞介素-1等）和其它因素(如cAMP、干扰素等)诱导；各种生理应激因素（包括饥饿、高温、寒冷、精神紧张等）以及外伤因素（炎症因子和细菌内毒素等引起的组织损伤）均能使MT的合成增加。
表明了MT在机体的应激反应过程中具有重要的生物学作用。
另外，日粮中的半胱氨酸含量对MT 的合成也具有明显的促进作用。
李小龙采用同位素示踪法研究MT在猪体内的存留规律时发现：MT在猪体内能被消化道壁细胞完整地吸收，在各器官中存留浓度从大到小依次为：消化道>皮肤>肾脏>肺脏>心脏>肝脏>脾脏>肌肉>骨骼。
3．MT的生理功能3.1 MT对重金属的解毒作用MT具有很强的螯合各种金属离子的能力，与金属离子的代谢有重要关系。
动物体可通过调节MT基因的mRNA合成来影响硫蛋白的合成，维持细胞内的Zn和Cu等金属离子处于低水平状态，防止过量的金属离子对膜系统、酶和细胞内其它敏感部位的毒害作用。
MT是又一种金属离子缓冲剂，参与建立细胞内稳态动力学，使细胞内游离的金属离子的量保持在与正常细胞需要量相适应的水平。
MT对重金属解毒作用的研究较多，特别是对镉的解毒作用。
有研究表明，小剂量的Zn2＋、Cu2＋、Hg2＋和cd2＋诱导MT合成后，可降低高剂量镉中毒导致的死亡率。
MT过量表达的转基因鼠对镉引起的死亡率明显下降，而MT基因剔除后则得出相反的结果。
Park等通过研究敲除MT基因的小鼠发现，MT对一些金属解毒能力的顺序为Cd>Zn>Cu≈As>Hg，而对Pb和Fe则几乎无作用。
MT 的解毒机理可能为：减少进入细胞内的金属量，螯合进入细胞内的金属，而形成无活性的M-MT 复合物和增加金属输出细胞。
用重金属(Cd、Zn等)给予动物或处理体外培养的细胞，可增强MT 基因的转录，从而使MT的合成速率增加，能防止Cu、Zn和Hg中毒。
不过，MT并不是对所有能诱导它合成的金属都具有解毒作用，例如，Ag、Au、Co和Ni都能诱导MT的合成，但是MT并不对这些金属有解毒作用。
同时，一些学者指出，虽然细胞内Cd2+-MT 具有保护作用，但在胞外，Cd2+-MT具有比Cd2+本身更大的肾细胞毒性，所以，MT对重金属是否有解毒作用还存在争议，尚需深入研究。
3.2 MT参与动物体内微量元素的代谢MT能调节小肠对Cu和Zn等金属的吸收。
小肠中MT的水平与Zn、Cu的吸收呈平衡关系。
通过转基因鼠和细胞培养试验发现：MT直接参与锌的储存、运输及其生物利用。
剔除MT基因的小鼠对锌的吸收能力降低，表明MT基因剔除后破坏了体内锌的平衡。
可见，一方面，MT可通过生成含Zn的硫蛋白，保护细胞免受高水平锌的伤害；另一方面，可通过生成短暂的硫蛋白形式，提供细胞吸收锌的驱动力。
MT通过与另一种富含-SH的肠道细胞蛋白（cysteine rich intestina protein，CRIP）的共同作用来调节Zn的吸收。
当日粮中富含Zn时，MT水平升高，Zn与CRIP的结合减弱，以降低Zn 的吸收；相反，缺Zn时，MT水平降低，Zn与CRIP的结合加强，以促进Zn的吸收。
MT与Zn向肠腔的排泄有关，Zn-MT可能在肠牯膜细胞脱落前被降解或排泄出细胞，所释放的Zn可被吸收利用。
补Zn的动物对Cu的吸收减少，可能是由于Zn诱导了肠MT的合成，而MT和Cu结合能力强于与Zn的结合能力，减少Cu跨基底膜内褶向血浆运转，因此，Cu-MT可随粘膜细胞脱落到肠道内而排出于粪便中。
MT通过参与Cu和Fe的代谢来调节其它重要元素的代谢。
Cu缺乏能改变奶牛肝脏中金属硫蛋白的代谢。
当Cu缺乏时，动物肠道粘膜上Fe的转运受到抑制，沉积的Fe能诱导粘膜细胞合成MT，从而阻止其他重要元素（如Cu、Zn、Mn、Fe等）的吸收。
3.3 MT能够清除体内的自由基，提高动物的免疫力MT能够清除自由基、抑制脂质过氧化过程而保护细胞膜免于突变，增强吞噬细胞的功能，从而提高动物体的免疫力。
体内正常情况下的氧化还原反应和肝损伤、炎症等病理条件下均可产生各种类型的含氧自由基。
这些自由基除了参与细胞内重要的化学反应过程外，还可损伤生物活性分子如蛋白质和DNA，从而导致癌症、肝脏损伤、自身免疫性疾病以及衰老等。
机体内存在一系列的抗氧化物酶系(如SOD等)和巯基化合物等，MT与它们协同作用，可使体内积累的过量自由基转变为无害的氧气和水。
Thonalley等实验表明，MT具有强大的消除自由基的能力，是有效的细胞保护剂。
MT捕获OH-的能力是GSH的100倍，而捕获氧自由基的能力是GSH的25倍；虽然MT对氧自由基的捕获能力不及SOD，但SOD只能清除氧自由基，不能清除OH－。
可见，MT在清除自由基方面的作用更广泛。
MT 在清除自由基时可释放出微量元素Zn，促进使免疫功能和细胞代谢，从而提高其抗炎和自我保护、修复和自我改善的能力。
MT对OH－引起的DNA损伤也具有一定的保护作用。
MT的抗氧化作用机制的研究结果不太一致。
Thornalley等据MT与OH一反应速率较高的事实认为，MT主要是通过其分子中半胱氨酸残基上的一SH和自由基的相互作用来发生抗氧化作用的。
另一些学者则认为，硫蛋白本身的受氧化过程不是抗氧化的主要机制，起主要作用的可能是MT 被氧化后释放的金属离子。
有学者还发现，MT在氧化时也可将氢原子供给附近被自由基作用过的部位，使这些部位恢复到末损伤状态。
或在释放出原子的金属离子后再和Fe等金属离子结合，使这些金属离子不易参与特定反应如Fenton型反应的形式，从而阻止H2O2向OH-的转变，抑制了脂质过氧化。
3.4 MT能够增强动物的抗应激能力通过MT增强机体的应激能力以及应激保护作用研究发现，冷、热、禁食、饥饿等应激都可诱导MT的合成，同时循环中的激素水平均上升。
