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金属硫蛋白的分子生物学研究进展（原创）
关键词： 金属硫蛋白 分子生物学
The process of study on the molecular biology of the Metallothionein
ZUO Ai-ren FAN qingsheng
(Sino-Germany joint Research Institute ,Nan chang 330047, China)
Abstract: The present review is reported on the molecular biology of metallothionein(MT),
which includes the main physiologic functions ,the physical and chemistry characters and the spatial configuration of MT,the genenic composition and orientation on the chromosome,the expression-mediation characteristics of the MT genes,the transcriptional control mechanisms of the MT genes in the yeast and the mammalian,the application of the CUP1 promoter in the genetechnology, and the molecular mechanisms of the tumour cellular drug resistance from MT.
Key words: Metallothioneion (MT) molecular -biology
金属硫蛋白（Metallothionein，简称MT）是一类广泛存在于生物体中的低分子量，富含半胱氨酸的，能被金属诱导产生的金属结合蛋白。自从1957年Margoshest Vanee首次发现MT以来，MT成为基础和应用科学研究的热点之一。从1978年到1999年共举行了四次国际专题研讨会，我国将MT列入国家级火炬计划，“金属硫蛋白转基因植物”被列为“863”计划项目，“MT一种老年痴呆症新药研制”、“MT一种新型多功能营养添加剂”被列为九五攻关项目。
MT主要拥有六大生理功能：强力清除体内羟自由基；强烈螯合有毒重金属并排出体外；根据体内微量元素的状况对锌、铜、硒等的吸收、存储、运输等进行精细调节；锌元素的贮存库；通过调节微量元素的浓度，激活体内各种应激酶，从而增强机体的适应能力；消除重金属、烷化剂、电离辐射和紫外线对细胞的损伤，从而防止致突变、致癌变作用。MT的这些生理功能及其诱导生成过程，与其基因调控密不可分，现就MT的分子生物学研究进展综述如下：
1．MT的主要理化性质和空间结构：
MT分子量约为6-7KDa，哺乳动物MT分子具有同源性，氨基酸序列在进化上很保守，一般含有61个氨基酸残基，其中约有20个半胱氨酸残基，特征排列方式是Cys – X - Cys结构，数量为7个，与结合的金属含量一致。[1]大多数哺乳动物组织中MT含有两种以上亚型，如小鼠肝脏MT分为MT-I和MT-II，而人体内则有4种（MT-I,II,III,IV）。MT-III,MT-IV是最近几年才发现的，MT-III又称生长抑制因子（growth inhibitory factor,GIF），含68个氨基酸，其中包括23个Cys。在正常人脑中GIF的含量较高，而在Alzheimer（老年性痴呆）患者的脑中含量甚低。GIF在大脑局部缺血后的中枢神经系统修复中起重要作用。人的GIF 基因和 MT基因都在16号染色体上，两者的 cDNA 核苷酸顺序,有54%的同源性，氨基酸序列有84%的同源性，且都不含芳香氨基酸. [2 ] 而MT-IV 的生理作用目前还不清楚。Ghoshal K等[3]认为研究只存在于脑部组织中的MT-III 和只存在于皮肤，舌头等器官中的鳞状上皮细胞中的MT-IV 的特异性表达，为区别和鉴定在表达过程中出现的组织特异性因子提供了一个极好的机会。
MT分子中不含α-螺旋和β-折叠肽段，具有一种十分坚固的构象，有很强的抗热性和抵抗蛋白酶消化的能力。其空间结构具有两个结构域（domain）α和β，彼此单独呈球状，通过氨基酸残基连成哑铃状，金属结合位点位于α、β结构域，且具有专一性。重金属离子与MT的亲和力大小顺序为Ag>Hg>Cu>Cd>Zn..MT与金属结合后，产生光特征吸收峰Cd - MT250nm, Zn - MT220nm, Cu- MT270nm。
MT结合Cu离子后，形成稳定的“铜簇”空间结构（见图1）[4-5]，这是MT能大量螯合重金属的原因。根据这一特性还可将MT作为导向药物载体与单克隆抗体结合，能引入比原来抗体结合更多量的放射性同位素金属（如TC、In等），增强癌症放疗效果。“铜簇”结构，是一个由4个Cu （SR）2单位排列而成的稍微变形的立方体结构。其中肽链中4个靠近的Cys的S原子围绕着Cu构成立方体的骨架。位于立方体另外4个顶角的Cu-S键长两两分别为2.22A和2.36A。
2．MT基因的染色体定位和基因结构
小鼠的2个MT功能基因MT - I和MT - II均位于第8条染色体上，MT-I基因在MT-II基因下游的6kb处[6 ]。人和中国仓鼠的MT基因则分别位于第16条和第3条染色体上。
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作者:admin@医学,生命科学 2011-04-30 17:11
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