Abstract
Metallothioneins (MTs) are low molecular weight proteins characterized by a high cysteine content and give rise to metal-thiolate clusters. Most MTs have two metal clusters containing three and four bivalent metal ions, respectively. The MT gene family in mammals consists of four subfamilies designated MT-1 through MT-4. MT-3 is expressed predominantly in brain and MT-4 in differentiating stratified squamous epithelial cells. Many reports have addressed MT structure and function, but despite the increasing experimental data several topics remain to be clarified, and the true function of this elusive protein has yet to be disclosed. Owing to their induction by a variety of stimuli, MTs are considered valid biomarkers in medicine and environmental studies. Here, we will discuss only a few topics taken from the latest literature. Special emphasis will be placed on MT antioxidant functions, the related oxidation of cysteines, which can give rise to intra/intermolecular bridges, and the relations between MTs and diseases which could be originated by metal dysregulation
چکیده
متالوتیونین ها پروتئین هایی با وزن مولکولی کم هستند که دارای محتوای سیستئین بالایی هستند و به خوشه های فلز- تیولات تبدیل میشوند. بیشتر متالوتیونین ها دارای 2 خوشه فلزی هستند که به ترتیب حاوی یون های 3 و 4 ظرفیتی هستند. خانواده ژن های متالوتیونین در پستانداران شامل 4 زیرخانواده (متالوتیونین-1 تا 4) هستند. متالوتیونین-3 به طور غالب در مغز و متالوتیونین- 4 در سلول های اپیتلیال چند لایه ای مسطح بیان میشوند. بسیاری گزارش ها به ساختار و عملکرد متالوتیونین ها اشاره نموده اند، اما با وجود داده های تجربی روز افزون، بسیاری موضوعات هنوز مشخص نشده اند و عملکرد واقعی این پروتئین باید تعیین شود. با توجه به القای آنها توسط برخی از محرکها، این پروتئینها نشانگرهای زیستی معتبری در مطالعات پزشکی و زیست محیطی در نظر گرفته میشوند. در اینجا ما تنها درباره چند موضوع برگرفته از اخیرترین نشریات بحث میکنیم. تأکید ویژه بر روی عملکردهای آنتیاکسیدانی متالوتیونین، اکسیداسیون مرتبط با سیستئینها (که میتوانند ایجاد پلهای بین یا درون مولکولی کنند) و ارتباط بین متالوتیونینها با بیماریها (که میتواند ناشی از خارج شدن فلزات از تنظیم باشند) است.
-1مقدمه
متالوتیونینها که برای اولین بار از کلیه اسب جدا شدند، پروتئینها و پلیپپتیدهایی با وزن مولکولی پایین هستند که در همه جا حضور دارند و دارای محتوای فلزی و سیستئینی بسیار بالایی هستند، به طوری که میتوانند به خوشه های فلز- تیولات تبدیل شوند. هر پروتیئن یا پلیپپتیدیرا که مشابه با متالوتیونین های پستانداران باشد، میتوان متالوتیونین در نظر گرفت. متالوتیونینها ابرخانواده ای از 15 خانواده پروتئینی میباشند که مشتمل بر بسیاری از توالی های آمینواسیدی و پلینوکلئوتیدی از همه شاخههای جانوری مورد آزمایش تا کنون و نیز قارچها، گیاهان و سیانوباکتریها هستند. خانواده ژنهای متالوتیونین در پستانداران شامل 4 زیرخانواده از متالوتیونین- 1 تا 4 هستند. مطالعه متالوتیونینها در زمینه های مختلفی از شیمی تجزیه و طیف سنجی ساختاری تا زیست شناسی مولکولی و پزشکی صورت پذیرفته است. در حال حاضر هیچ روش کمی برای تعیین غلظت بافتی متالوتیونین وجود ندارد، در حالی که طیف سنجی ان ام آر دو بعدی نشان میدهد که با وجود توالی های آمینواسیدی متفاوت، آنها دارای ساختار فضایی مشابهی هستند که شامل 2 خوشه فلز- تیولاتند که به ترتیب دارای 3 و 4 یون فلزی 2 ظرفیتی میباشند. شواهد فزاینده در این زمینه حاکی از آن هستند که ایزوفرم های متالوتیونین- 1 و 2 پستانداران در هومئوستاز و محافظت از مسمویت با فلزات سنگین و استرس اکسیداتیو جلوگیری میکنند. متالوتیونین- 3 عمدتاً در نورونها بیان میشود و متالوتیونین- 4 غالباً در سلولهای اپیتلیال چند لایه ای مسطح حضور دارند. بسیاری از گزارشها ساختار، عملکردها و بیان ژن متالوتیونینها را شرح داده اند، اما با وجود اطلاعات روز افزون در این زمینه، بسیاری از موضوعات هنوز نیازمند روشن شدن هستند و عملکرد اصلی این پروتئینهای پیچیده هنوز دقیقاً مشخص نیست…