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…