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金属硫蛋白MT(Metallothionein)是一类低分子量(6-7kDa)、富含半胱氨酸并能够螯合金属离子的蛋白。MT可以通过螯合重金属离子（Cd、Hg等）保护机体，解除毒害，同时参与调节体内必需金属元素（Cu、Zn等）的正常新陈代谢，金属硫蛋白还具有清除体内自由基的功能。嗜热四膜虫（Tetrahymena thermophila）拥有不同的MT亚型，为金属硫蛋白研究提供了良好的模式系统。本研究主要对嗜热四膜虫金属硫蛋白MTT1和MTT2进行了体内功能分析，研究结果如下:
1、本研究通过PCR扩增了MTT1和MTT2基因，构建了重组质粒pGEX-MTT1和pGEX-MTT2，转化大肠杆菌BL21(DE3)后，经IPTG诱导表达了GST-MTT1和GST-MTT2蛋白。大肠杆菌BL21/pGEX-MTT1中GST-MTT1的表达提高了细胞对Cd2+的耐受性，表明MTT1具有解除Cd2+毒性的功能。而大肠杆菌BL21/pGEX-MTT2中GST-MTT2的表达显著提高了细胞的增殖和对Cd2+/Cu2+的耐受性，表明MTT2具有促进细胞新陈代谢并参与细胞对Cd2+/Cu2+解毒的功能。
2、为了分析两类金属硫蛋白之间的关系，本研究分别构建了MTT1-MTT3和MTT2-MTT4的基因敲除载体，通过同源重组获得敲除大核MTT1-MTT3和MTT2-MTT4的两种嗜热四膜虫突变体细胞株△MTT1-MTT3和△MTT2-MTT4，两种突变体细胞株暴露在Cd2+、Cu2+和H2O2的生长表现出显著不同，△MTT1-MTT3突变体细胞对Cd2+的耐受性显著下降，而△MTT2-MTT4突变体细胞对Cu2+和H2O2的耐受性均显著下降。实时荧光定量PCR分析不同突变体中其它MTT基因的表达变化，在△MTT2-MTT4突变体细胞株中，MTT5的表达水平下调，在500μMCu2+处理后，△MTT2-MTT4突变体细胞中MTT1、MTT3和MTT5表达相对野生型分别上调6.1，9.5和8.5倍。在△MTT1-MTT3突变体细胞中，MTT2，MTT4和MTT5的表达水平下调，当5μMCd2+处理后，△MTT1-MTT3突变体细胞株MTT5表达水平相对野生型上调2.9倍，相反，MTT2和MTT4表达水平相对野生型分别下降了4.9倍和2.5倍。结果表明嗜热四膜虫中的金属硫蛋白MTT1、MTT3和MTT5主要参与细胞的重金属解毒功能;而MTT2和MTT4主要参与细胞内正常的新陈代谢功能，不同的金属硫蛋白基因之间的表达存在相互调控和功能补偿。